Методичка хімія 5

20 Февраль 2014 →

Методична вказівка для студентів 1 курсу

(медичний факультет)

ЗАНЯТТЯ № _5_ (практичне – 6 год.)

Теми. 1. Теплові ефекти хімічних реакцій. Визначення теплот розчинення та реакцій нейтралізації.

2. Електродні процеси. Визначення потенціалів редокс-систем.

3. Визначення рН розчинів потенціометричним методом.

 

Мета. Вміти визначити теплоту розчинення безводної солі та теплоту реакції нейтралізації.

Професійна орієнтація студентів. Всім живим організмам для росту і функціонування необхідна енергія. Рослини і деякі бактерії використовують енергію сонця з допомогою реакцій фотосинтезу. Живі організми черпають цю енергію за рахунок окиснення харчових продуктів. Енергетичний баланс організму можна досліджувати методами прямої і непрямої калориметрії. Знання калорійності їжі необхідні при складанні повноцінних дієт, які рекомендують хворим з різними патологіями.

Методика виконання практичної роботи (900 -1200).

І. Теплові ефекти хімічних реакцій. Визначення теплот розчинення та реакцій нейтралізації.

Робота 1. Визначення теплоти розчинення безводної солі.

Для виконання роботи використовують калориметр. У зважений калориметричну склянку помістити 25 мл дистильованої води (mН2О). Виміряти її початкову температуру (tпочт.) з точністю до 0,1 оС. Через маленьку лійку всипати наважку безводного сульфату міді СuSО4. Перемішати розчин мішалкою і визначити максимальне значення температури (tмах). Розрахувати t = tмах.. - tпочт. Знаючи загальну масу розчину (mрозчину = mН2О +mсолі), питому теплоємність розчину (4,184 Дж/г.град), теплоємність води (1 Дж/г.град), визначити кількість теплоти (Q), що виділилася при розчиненні безводного сульфату міді СuSО4 в перерахунку на 1 моль безводної солі.

Розрахувати за законом Гесса теоретичний тепловий ефект Qт розчинення безводного сульфату міді і порівняти його з тепловим ефектом Q, знайденим дослідним шляхом. Вирахувати абсолютну і відносну похибку досліду.

Врахувати, що при розчиненні безводної солі проходить її гідратація з виділенням теплоти: СuSО4 + 5 Н2О = СuSО4 . 5 Н2О + 78,2 кДж, ΔН = -78,2 кДж

Розчинення кристалогідрату супроводжується поглинанням тепла:

СuSО4 . 5 Н2О + аq = СuSО4(р) – 11,7 кДж

Тепловий ефект процесу розчинення Qтеор. дорівнює алгебраїчній сумі теплоти гідратації безводної солі і теплоти розчинення гідратованої солі.

 

Робота 2. Визначення теплоти реакції нейтралізації.

У зважений калориметричну склянку помістити 30 мл 1 М розчину NаОН і виміряти його температуру (tл). В окрему склянку відміряти 30 мл 1 М розчину НС1 і виміряти температуру (tк). Потім через лійку влити кислоту в калориметр. Виміряти найвищу температуру, яку покаже термометр після зливання розчинів. Визначення провести два рази.

NаОН . аq + НСl . аq = NаС1(аq) + Н2О (р) + Q

Результати досліду занести в таблицю по формі:

Реагуючі речовини

Маса калориметричної склянки, г

m1

Температура розчину

Початкова температура

Температура після нейтралізації

t2

Загальна маса розчину

m2 = 2 V

лугу tл

кислоти tк

NаОН і НС1

 

 

 

 

 

 

За результатами дослідів вирахувати теплоту нейтралізації, користуючись формулою:

Q = t С/ V М ; де М - молярна концентрація розчину.

t = t2 - t1 , С – теплоємність, С = С1 m1 + C2 m2

Питома теплоємність скла (С1) дорівнює 0,753 Дж/г-град, розчину (С2) - 4,184 Дж/г-град, густина розчину = 1 г/мл.

Порівняти одержану величину Q з теоретичним значенням теплоти нейтралізації: (Qнейтр. = 57,3 кДж/моль), знайти відносну похибку.

Тема № 2. Електродні процеси. Визначення потенціалів редокс-систем.

РОБОТА 1. Визначення редокс-потенціалів систем Fе3+/Fе2+.

В хімічну склянку ємністю 100 мл поміщають рівні об’єми (по 10 мл) розчинів солі Мора (0,1 моль/л) і залізо-амонійного галуну (0,001 моль/л). В одержаний розчин занурюють платиновий і хлорсрібний електроди. Хлорсрібний електрод порівняння має потенціал. що дорівнює 0,202 0,002 В (е2). Електрорушійну силу (Е) такого гальванічного елемента вимірюють потенціометром (будова і принцип роботи зазначені в інструкції).

Потенціал редокс-системи розраховують із рівняння електрорушійної сили даного гальванічного елемента:

Е = е12

Е - е.р.с.

е1 - потенціал редокс систем

е2 - потенціал електрода порівняння, е2 = 0,202 0,002 В.

Одержані результати порівнюють з теоретично розрахованим значенням потенціалу редокс-системи. Потенціал редокс системи розраховують за рівнянням Нернста напівелемента

РОБОТА 2. Визначення потенціалу редокс-системи МnО4-/Мn2+.

У мірний стакан перенести 25 мл 0,1 моль/л розчину КМnО4, підкисленого концентрованою сірчаною кислотою (рН=1) і 5 мл 0,01 моль/л розчину МnSО4. У стакан поміщають платиновий і хлорсрібний електрод і вимірюють електрорушійну силу цього елемента потенціометром. Розраховують потенціал редокс-системи Рt/МnО4 ,Мn2+. Одержані результати порівнюють з теоретично обрахованим значенням потенціалу цієї редокс системи.

еоMnO4-/Mn2+=1,5 В

Тема № 3. Визначення рН розчинів потенціометричним методом.

РОБОТА 3. Визначення рН розчинів і біологічних рідин.

Принцип потенціометричного визначення рН розчинів грунтується на використанні гальванічного елементу, що складається з насиченого хлорсрібного електрода (порівняння) і склянного електрода (вимірювального), ЕРС якого залежить від активності іонів водню в розчині. Для вимірювання рН використовують такі розчини: кислий розчин, шлунковий сік, сечу, кишковий сік, лужний розчин. Вимірювання рН розчинів проводиться з допомогою рН-метра (будова і принцип роботи див. в інструкції до приладу), за одержаними значеннями рН розрахувати рОН. Потім за даними величинами рН розрахувати [ОН-] , [ Н+] .

Приклад розрахунку: рН = 5,46. рН = - Ig Н3О+, Ig [Н3О+] = -5,46

Ig [Н3О+ ] = -6 + 0,54; -6 = Ig 10-6, а 0,54 є логарифмом числа 3,47. Значить, [Н3О+] = 3,47.10-6 моль/л.

Отримані результати занести в таблицю:

Досліджуваний розчин

рН

рОН

Реакція середовища

3О+]

[ОН-]

 

 

 

 

 

 

І. Тестові завдання:

1.   Важливе значення в термодинамічних розрахунках надається обчисленню вільної енергії Гіббса G. Довільне протікання процесу за ізобарно-ізотермічних умов можливе при:

A.  G0. В. G=0 С. G0. Д. G<0. Е.G>0

2.   При складанні теплових балансів хімічних процесів у виробництві ліків часто неможливо експериментально визначити тепловий ефект процесу. В такому випадку для розрахунків застосовують закон:

А.Нернста. В. Фарадея. С. Вант-Гоффа. Д. Рауля. Е.Гесса.

ІІ. Ситуаційних задач:

1.   В результаті протікання системи реакцій в циклі Кребса звільнюється 4 молекули водню. При цьому біологічному окисненні 56 % енергії виділяється у вигляді тепла, решта - витрачається на утворення АТФ . Скільки при цьому утвориться молекул АТФ, якщо:

АДФ + Н3РО4 = АТФ Н = 41,8 кДж/моль

Н2 (г) + 1/2 О2(г) = Н2О (р) Н = -286,8 кДж/моль

2.   Яка середньодобова потреба студента в білках (г), якщо його енергетична добова потреба дорівнює 13800 кДж, потреба в жирах – 106 г у вуглеводах – 451 г. Теплота згоряння вуглеводів і білків дорівнює 17,2 кДж/г, а жирів 38,8 кДж/г. Скільки м’яса повинно бути в добовому раціоні, якщо 60 % білка повинно бути тваринного походження, а в м’ясі його 13,5 %.

3.   При випаровуванні 1 моля води витрачається 40,7 кДж. Скільки теплоти буде витрачено за день при виділенні через шкіру 540 г води. Скільки грамів вуглеводів повинно окислитися для одержання цієї кількості тепла, якщо теплота згоряння вуглеводів складає 17,2 кДж/г?

Вихідний рівень знань та вмінь

Студент повинен знати:

1.   Основні закони термодинаміки.

2.   Теплові ефекти хімічних реакцій. Закон Гесса та наслідки з нього.

3.   Умови проходження самочинних процесів.

4.   Основний закон кінетики (закон діючих мас).

5.   Теорії дії каталізаторів (адсорбційну, проміжного комплексу)

Студент повинен вміти:

1.   Розраховувати теоретичне значення теплового ефекту хімічних реакцій.

2.   Визначати теплоту реакції нейтралізації, розчинення безводної солі.

3.   Вимірювати рН розчинів та біологічних рідин потенціометричним методом.

Відповіді на тести і ситуаційні задачі:

І. Тестові завдання:

1.   D.

2.   E.

ІІ. Ситуаційних задач:

1.     12 молекул АТФ.

2.     Середньодобову потребу студентів в білках 112,2 г, в добовому раціоні студента необхідна 498,5 г м’яса.

3.     70,9 г вуглеводів.




See also:
Новое
Похожие записи
  • Титльник и содержание
    Министерство образования Омской области БОУ ОО СПО «Омский колледж транспортного строительства» Специальность...
  • Теоретическое содержание
    Основные этапы развития литературно-критической мысли Девятнадцатый век В девятнадцатом веке литературоведение оформилось...
  • Теоретическое содержание (2)
    Тема 7. ПРОБЛЕМА РОДА И ЖАНРА В НАУКЕ О ЛИТЕРАТУРЕ*Большинство исследователей под...

Комментарии закрыты.