- •С.А. Сергеева, в.Е. Рябинин Практикум по химии
- •Рекомендовано
- •Оглавление
- •Введение
- •Общие вопросы выполнения лабораторных работ
- •1.1. Правила работы в химической лаборатории
- •Правила оказания первой помощи пострадавшим в химической лаборатории
- •1.3. Правила ведения лабораторного журнала
- •Тема: Растворы. Способы выражения концентрации растворов. Основы титриметрического анализа. Метод нейтрализации
- •1.Основные правила техники безопасности при работе в химической лаборатории и правила ведения лабораторного журнала.
- •2.Растворы (определение, классификация).
- •3.Титриметрический метод анализа (понятие и виды).
- •4. Метод кислотно-основного титрования (определение, основное уравнение).
- •1. Практическая часть
- •1.3. Контрольные вопросы и задачи
- •2. Экспериментальная часть
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •I. Информационный раздел
- •Концентрация кодеина и морфина в моче у 3-х испытуемых
- •II. Аналитический раздел
- •Тема: Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов
- •1. Вода как универсальный биологический растворитель.
- •2. Коллигативные свойства растворов (определение, виды).
- •1. Практическая часть
- •Суточный баланс воды в организме взрослого человека
- •Состав растворов Рингера –Локка и Тироде для теплокровных животных
- •II. Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля
- •2.1.Давление насыщенного пара растворителя
- •1.3. Контрольные задачи
- •2. Экспериментальная часть
- •Криоскопическим методом
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •4. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами.
- •Тема: Протолитические равновесия и процессы. Водородный показатель. Гидролиз
- •1. Электролиты сильные и слабые.
- •3.Гидролиз (определение, причина и следствие, смещение равновесия гидролиза).
- •1. Практическая часть
- •1.3. Контрольные вопросы
- •2. Экспериментальная часть
- •Реакция среды при гидролизе солей
- •4. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами.
- •Тема: Буферные системы, классификация и механизм действия
- •1. Практическая часть
- •2. Экспериментальная часть
- •Ацетатного буферного раствора по кислоте и щелочи
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •4. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами.
- •5. Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия.
- •Десятичные приставки к названиям единиц
- •Содержание газов в артериальной и венозной крови, л/1 л крови
- •Парциальное давление и напряжение газов, кПа (мм рт. Ст.)
- •Проверка ёмкости мерной посуды
- •Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим
- •Константы некоторых жидкостей, применяемых в качестве растворителей
- •Ионное произведение воды при температуре от до:
- •Константы диссоциации некоторых слабых электролитов в водных растворах при
- •Характеристика важнейших индикаторов
- •Средние значения водородного показателя (рН) биологических жидкостей
- •Расчет в растворах кислот и оснований
- •Состав смешанной слюны человека
- •Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
1. Электролиты сильные и слабые.
1.1.Степень и константа диссоциации (ионизации) слабых электролитов. Закон разведения Оствальда.
1.2.Свойства растворов сильных электролитов. Суть теории Дебая и Хюккеля. Ионная сила растворов (I или μ), активность (α), коэффициент активности ионов (γ).
Автопротолиз воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель.
2.1.Понятие кислой, нейтральной и щелочной среды. Водородный и гидроксильный показатели. Шкала рН.
Вывод формул и расчет ,, рН,pOHрастворов слабых и сильных кислот и оснований.
Кислотно-основные индикаторы. Суть теорий индикаторов Оствальда и цветности (ионно-хромоформной)Понятие об универсальном индикаторе.
Принцип колориметрического метода определения рН растворов.
3.Гидролиз (определение, причина и следствие, смещение равновесия гидролиза).
3.1.Гидролиз солей одно- и многоосновных кислот и одно- и многокислотных оснований (уравнение в молекулярном и ионном виде, рН среды, вывод константы гидролиза (Кг) и связь ее с константой диссоциации слабого электролита, образующегося при гидролизе).
4. Водно-электролитный баланс организма. Слюна как раствор электролитов. Значение рН биологических жидкостей.
Учебная карта темы.
1. Практическая часть:
1.1. Примеры решение ситуационных задач.
1.2. Вопросы и ситуационные задачи для закрепления материала.
1.3. Контрольные вопросы.
2. Экспериментальная часть (лабораторная работа).
3. Контроль усвоения темы (тесты текущего уровня).
1. Практическая часть
1.1.Ситуационные задачи (№№ с 1-по 8) с алгоритмами их решений, эталонами ответов и с комментариями
Вычисление степени и константы электролитической диссоциации
Задача 1. Чему равна степень электролитической диссоциации уксусной кислоты в водном растворе с = 0,01 моль/л? Константа диссоциации уксусной кислоты .
Решение.
Запишем уравнение диссоциации уксусной кислоты в водном растворе и константу электролитической диссоциации:
Как видно, из задачи, концентрации всех частиц, образующихся при диссоциации, могут быть определены через исходную концентрацию вещества /с/ и степень электролитической диссоциации //:
Выражение константы диссоциации примет вид: . Так как электролит слабый (<<1), то выражение упрощается:или.
Подставляя данные, получим: или 4,5%.
Ответ. или 4,5%.
Вычисление ионной силы и коэффициента активности ионов
Задача 2. Вычислите ионную силу раствора, содержащего в 1 л 0,005 моль нитрата меди и 0,001 моль сульфатаалюминия .
Эталон решение.
Зная, что и , ионнуюсилу раствора вычисляем по формуле, предложенной Г.Н. Льюисом и М. Ренделом (1921 г): . Таким образом,.
Ответ.
Вычисление концентрации ионов H+ и OH-
Задача 3.При добавлении к воде раствора гидроксида калия /КОН/ концентрация гидроксид- ионов стала равноймоль/л. Вычислите молярную концентрацию ионов водорода , если температура раствора 40оС.
Решение.
По таблице 5.1. находим величину при 40оС, отсюда=.Обратить внимание!!! Если в задаче не указана температура, то ее принимают равной 25оС, а при этом=.
Вычислим концентрацию ионов :
==, илимоль/л.
Ответ.=моль/л.
Задача 4. Во сколько раз увеличится активность и концентрация ионов H+при нагревании воды от 18 до 80оС?
Решение.
По таблице №5.1. находим величины константы ионного произведения при 18 и 80оС:(при 18оС)=,(при 18оС)=.
при 18оС =моль/л.
при 80оС =моль/л.
Сопоставляя концентрации ионов Н+и ОН-при 18оС с концентрациями при 80оС, находим на сколько раз увеличится активность и концентрация ионов Н+:раз.
Ответ. При повышении температуры активность и концентрация ионов Н+ увеличивается 6.5 раз.
Вычисление рН растворов по известной концентрации H+- ионов
Задача 5.В биохимическом анализе используется 0,001 моль/л раствор HCl Определите рН этого раствора.
Решение.
Сильные электролиты в водных растворах дислоцируют полностью: , поэтому ..
По концентрации ионов находим рН раствора:.
Ответ.. Значение рН1 указывает на то, что в клиническом анализе используется слабая кислота.
Вычисление молярной концентрации ионов водорода [H+] по известной их рН
Задача 6. Вычислить [H+] в ротовой жидкости, если рН=8,3.
Решение.
Рассчитаем для ротовой жидкости:.
По таблице антилогарифмов находим значение: =[9-0,700]=моль/л.
Ответ.=моль/л.
Вычисление рН растворов сильных и слабых электролитов по известной их молярной концентрации
Задача №7.Определите рН раствора, в котором=0,1 моль/л ().
Эталон решение.
Гидроксида аммония считается слабым электролитом, поэтому для неё применим закон Оствальда: ==моль/л.
Далее возможны два пути решения: а) через ионное произведение воды, или через показатель ионного произведения воды //.
а) .
б)
Ответ. .
Вычисление константы и степени гидролиза солей
Задача 8. Вычислите константу и степень гидролиза 0,1 М раствора no первой ступени.
Эталон решение.
Первая ступень гидролиза выражается уравнением:
Из уравнения закона действия масс выведем уравнение константы химического равновесия: , а из него выведем константу гидролиза:
Из ионного произведения воды находим, что: .
Подставив выражение для в уравнение константы гидролиза и зная, что: находим:.
Для вычисления степени гидролиза воспользуемся формулой: Поскольку величинабольшая, то вычисления будем вести по полной формуле:
Следовательно,Таким образом,или 32,26%.
Ответ.
1.2. Ситуационные задачи (№№ с 9 по 19) для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).
Задача №9. Вычислите степень и константу ионизации муравьиной кислоты, если концентрация ионов водорода в 0,2 М растворе муравьиной кислоты равнамоль/л.
Задача №10. Для устранения условного рефлекса на алкоголь назначают 1% (ρ= 1 г/мл) раствор сульфата меди. Вычислите активность ионов меди в таком растворе (Т=298 К) и определите, сколько мг содержится в шприце объемом 1 мл.
Задача №11. Каковы ионная сила и активность ацетилсалициловой кислоты (аспирина) в растворе концентрации 0,01 моль/л, если константа диссоциации равна ?
Задача №12..Вычислите концентрацию ионов водорода и гидроксида для следующих растворов: а) мочи (рН=6,0) б) ротовой жидкости (рН=6,39); в) крови (рН=7,34) г) желудочного сока (рН=0,9).
Задача №13. Вычислите концентрацию ионов и величину , если в центре долек клетка печени = 6,8.
Задача №14. Определить концентрации ив 0,01 М растворе угольной кислоты, если рН этого раствора равен 4,18.
Задача №15. При отравлении , который является сильным окислителем, используют восстановитель -.Однако в препаратевозможна избыточная кислотность, вызванная либо способом получения ее, либо добавлением в качестве консерванта кислот, поэтому ГФ устанавливает предел кислотности. Рассчитайте значение рН 3,0%-го водного раствора Н2О2. Плотность раствора принять равной 1 г/см3. Константа кислотной диссоциации пероксида водорода ,.
Задача №16. Для корреляции кислотно-щелочного равновесия при алкалозе используют 5% раствор аскорбиновой кислоты (;г/моль;г/см3). Определите рН данного раствора.
Задача №17.Определите рН раствора, в котором=0,1 моль/л () и раствора, в котором=0,2 моль/л ().
Задача №18. Определите, как изменится рН водного раствора формиата натрия с концентрацией С(HCOONa) = 0,10 моль/л, если раствор разбавить водой в 10 раз. , .
Задача №19. Рассчитайте константу гидролиза, степень гидролизаи рН 0,05 М раствора.,.