Химическая термодинамика. Термохимия

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Химическая термодинамика. Термохимия

1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции

2AgNO₃(т) → 2Ag(т) + 2NO₂(г) + О₂(г), если

DН^о_обр(AgNO₃) = -124 кДж/моль;

DН^о_обр(NO₂) = +33 кДж/моль.

Классифицируйте реакцию по знаку теплового эффекта.

Решение.

1.В соответствии со следствием закона Гесса рассчитаем значение (реакции):

(реакции)=( =(2*0+2*33)-2*(-124)=314 кДж

. Так как (реакции)> 0, данная реакция является эндотермической, протекает с поглощением тепла.

2. Рассчитайте DS процесса 2N₂(г) + O₂(г) = 2N₂O(г), если

S^о (N₂, г) = 200 Дж/моль·К;

S^о (O₂, г) = 205 Дж/моль·К;

S^о(N₂O, г) = 219, 9 Дж/моль·К.

Предскажите знак DS^о процесса путём анализа уравнения химической реакции.

Решение.

В соответствии со следствием закона Гесса рассчитаем значение (реакции):

(реакции)= =

=2*219, 9-(2*200+1*205)=-165, 2дж/К

Согласно стехиометрии уравнения синтеза оксида азота(I) реакция протекает с уменьшением объема системы. Если в реакцию вступало три моля газов, то получено только два моля. Уменьшение объема системы всегда сопровождается уменьшением энтропии системы, что и показывают расчеты: (реакции)< 0.

3. Определите DG^о₂₉₈ реакции Fe₃O₄+ 4CO = 3Fe + 4CO₂, если:

DG^о₂₉₈ (Fe₃O₄) = -1014 кДж/моль,

DG^о₂₉₈ (CO) = - 137, 2 кДж/моль,

DG^о₂₉₈ (CO₂) = -394 кДж/моль.

Установите возможность самопроизвольного протекания процесса в стандартных условиях.

Решение.

1.В соответствии со следствием закона Гесса рассчитаем изменение изобарно-изотермического потенциала

(реакции)=( =(3*0+4*(-394))-(1*(-1014)+4*(-137, 2))=-13, 2 кДж

2.Так как значение < 0, рассматриваемый процесс может протекать самопроизвольно в стандартных условиях.

Химическая кинетика. Химическое равновесие

4. Напишите кинетические уравнения следующих реакций:

а) С + О₂ = СО₂

б) 2NOCl(г) = 2NO(г) + Cl₂(г)

в) C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O = 2C₆H₁₂O₆

г) 2NO + H₂ = N₂O + H₂O.

Объясните причину несовпадения молекулярности и порядка реакции.

Решение.

Кинетические уравнения отражают взаимосвязь между концентрациями исходных веществ, находящихся в одной фазе, и скоростью реакции. Теоретической основой для написания кинетических уравнений является закон действующих масс (ЗДМ), согласно которому скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам. В соответствии с ЗДМ кинетические уравнения рассматриваемых реакций выглядят следующим образом:

А) С + О₂ = СО₂

V=k*C(O₂), где V – скорость реакции, k – константа скорости реакции, C(O₂) – концентрация кислорода, моль/л

Б) 2NOCl(г) = 2NO(г) + Cl₂(г)

V=k*C(NOCl)², где V – скорость реакции, k – константа скорости реакции, C(NOCl) – концентрация NOCl, моль/л

В) C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O = 2C₆H₁₂O₆

V=k*C(C₁₂H₂₂O₁₁)*C(H₂O), где V – скорость реакции, k – константа скорости гидролиза сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁, C(C₁₂H₂₂O₁₁) – концентрация сахарозы в водном растворе, моль/л, С (Н₂О) –концентрация воды, моль/л.

Г) 2NO + H₂ = N₂O + H₂O.

V=k*C(NO)²*C(H₂), где V – скорость реакции, k – константа скорости, C(NO) – концентрацияNO, моль/л, С (Н₂) –концентрация водорода, моль/л.

1. Причина несовпадения молекулярности и порядка реакции

Молекулярность реакции определяется числом частиц реагентов, взаимодействующих друг с другом в одной элементарной (простой) реакции и превращающихся в продукты.

Порядок реакции по данному веществу — показатель степени при концентрации этого вещества в кинетическом уравнении реакции. Основными причинами несовпадения молекулярности и порядка реакции могут являться: простое несовпадение ( поскольку молекулярность- характеризует механизм, а порядок - кинетику реакции),
наличие избытка одного из исходных веществ, гетерогенность реакции, ее ступенчатый характер.

5. Установите, как изменится скорость химической реакции

2NO + H₂ = N₂O + H₂O, если:

а) уменьшить объем реакционной смеси в 2 раза;

б) уменьшить давление в 2 раза;

в) увеличить концентрации исходных веществ в 2 раза.

Решение.

Составим кинетическое уравнение реакции:

V=k*C(NO)²*C(H₂)

2.После уменьшения объема реакционной смеси в 2 раза концентрации реагентов увеличатся тоже в два раза. Тогда кинетическое уравнение примет вид:

V^/=k*(2C(NO))²*(2C(H₂))=2²*2 V=8 V.

Как видно из расчетов, после уменьшения объема реакционной смеси в 2 раза скорость реакции возрастет в 8 раз.

Уменьшение давления в 2 раза приведет к соответствующему уменьшению концентраций реагентов. Кинетическое уравнение примет вид:

V^//=k*(1/2C(NO))²*(1/2C(H₂))=(1/2)²*(1/2) V=1/8 V

Из расчетов следует, что после уменьшения давления реакционной смеси в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз.

Увеличение концентраций исходных веществ в 2 раза приведет к эффекту, аналогичному при соответствующем уменьшении объема системы:

V^///=k*(2C(NO))²*(2C(H₂))=2²*2 V=8 V

Т.о, после увеличения концентраций исходных веществ в 2 раза скорость реакции возрастет в 8 раз

6. Объясните, как влияет повышение температуры, давления и концентрации исходных веществ на экзотермическую реакцию синтеза аммиака из простых веществ.

Решение.

Запишем уравнение реакции синтеза аммиака из простых веществ:

N_{2 (г)}+3H_2(г)=2NH_3(г) 0

Данная реакция является обратимой, гомогенной (все реагенты – газы, ), протекает с уменьшением объема (в реакцию вступает 4 объема исходных газов-реагентов, получается 2 объема газообразного продукта).

Повышение температуры, давления и концентрации исходных веществ будет влиять на рассматриваемую реакцию в соответствии с законом Ле-Шателье:

Если на систему, находящуюся в химическом равновесии, подействовать извне, то равновесие сместится в сторону реакции, компенсирующей внешнее воздействие.

Повышение температуры будет смещать равновесие в сторону обратной эндотермической реакции, протекающей с поглощением тепла.

Повышение давления будет смещать равновесие в сторону прямой реакции, протекающей с уменьшением объема реакционной смеси, т.е., с уменьшением давления.

1. Повышение концентраций исходных веществ(азота и водорода) будет смещать равновесие в сторону прямой реакции, ведущей к уменьшению этих концентраций.

6.Таким образом, из рассмотренных факторов повышение давления и концентраций исходных веществ будет благоприятно влиять на экзотермическую реакцию синтеза аммиака из простых веществ, способствовать увеличению ее выхода. Напротив, повышение температуры будет способствовать уменьшению выхода прямой реакции.

7. В биологическом полимере (белке) имеет место следующее превращение:

нативное состояние ↔ денатурированное состояние,

Решение.

1.Принцип Ле-Шателье гласит: Если на систему, находящуюся в химическом равновесии, подействовать извне, то равновесие сместится в сторону реакции, компенсирующей внешнее воздействие.

2. В соответствии с этим принципом при повышении температуры равновесие сдвигается в сторону эндотермической реакции, протекающей с поглощением тепла, т.е., с увеличением энтальпии реакции.

3. Поскольку, согласно условию, при повышении температуры равновесие сдвигается вправо, то прямая реакция (идущая вправо) – эндотермическая:

нативное состояние ↔ денатурированное состояние, > 0

Растворы

8. Раствор содержит 20 г глюкозы в 100 г воды.

Вычислите давление насыщенного пара растворителя над раствором при температуре 15 ^оС, если давление пара чистой воды при этой же температуре равно 23, 75 мм рт. ст.

Рассчитайте молярную долю растворителя.

Решение

Рассчитаем молярные доли растворенного вещества и растворителя:

1.1.

Где -количество вещества глюкозы, рассчитывается по формуле:

20/180=0, 11 моль

- количество вещества воды, рассчитывается по формуле

100/18=5, 56 моль.

Тогда =0, 11/(0, 11+5, 56)=0, 02.

1.2.Молярную долю растворителя, , рассчитаем на основании соотношения:

=1,

тогда =1-

Согласно закону Рауля, давление насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально молярной доле растворителя:

где - давление пара чистого растворителя (воды), - мольная доля чистого растворителя (воды). Подставляя данные задачи и расчетов, получаем:

=23, 75*0, 98=23, 275 мм рт.ст.

9. Водный раствор одноатомного спирта, содержащий 0, 874 г вещества в 100 мл воды, замерзает при температуре -0, 354 ^оС.

Рассчитайте относительную молекулярную массу спирта и установите его формулу.

Решение.

1. Согласно закону Рауля понижение температуры кристаллизации раствора по отношению к чистому растворителю прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

Δ Тзам.= Тзам (растворителя)- Тзам (раствора)=KС_m (1)

где Сm– моляльная концентрация раствора; К – криоскопическая постоянная. Для воды К=1, 86°.

В соответствии с условием задачи Δ Тзам.=0^оС-(-0, 354 ^оС)=0, 354^оС.

2. Из выражения (1) найдем моляльную концентрацию растворенного вещества:

С_m= Δ Тзам/К=0, 354/1, 86=0, 19 моль/кг

3.Согласно определению для моляльной концентрации:

Отсюда =0, 874/(0, 19*0, 1)=46 г/моль

3. Общая формула предельных одноатомных спиртов –С_nH₂_n₊₁OH.., тогда молярную массу спирта можно выразить следующим образом:

М(R-OH)=14n+18=46, 14n=28, n =2. Следовательно, формула спирта – С₂H₅OH- этанол.

10. Осмотическое давление раствора объемом 250 мл, в котором содержится 20 г гемоглобина, равно 2855 Па (при 4 ^оСили 277 К).

Установите молярную массу гемоглобина.

Решение.

1. Согласно закону Вант-Гоффа осмотическое давление раствора прямо пропорционально молярной концентрации растворенного вещества:

Р_осм=1000*R*T*См, па (1).

Из выражения (1) найдем величину См:

См= Р_осм/(1000*R*T)=2855/(1000*8, 314*277)=0, 00124 моль/л

2. Согласно определению молярная концентрация находится по формуле(2):

, отсюда =20/(0, 00124*0, 25)=64516 г/моль.

11.Водный раствор NaOH кипит при температуре 102, 65 ^оС. Кажущаяся степень ионизации электролита равна 70%.

Определите массу NaOH, растворённую в 100 г воды.

Решение

1. Согласно закону Рауля повышение температуры кипения раствора по отношению к чистому растворителю прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества. Для растворов электролитов закон Рауля выглядит следующим образом (1):

Δ Ткип. = i*Кэ*Сm, ( 1)

где i – поправочный изотонический коэффициент, Кэ – эбуллиоскопическая постоянная растворителя; для воды Кэ =0, 52°; Сm –моляльная концентрация раствора; Δ Ткип. = Ткип р-ра – Ткип.р-рителя. Согласно условию задачи Δ Ткип=2, 65°

Найдем величину i:

i=1+α (n-1),

где α - кажущаяся степень ионизации электролита, согласно условию равна 0, 7

n – количество ионов, на которые распадается в растворе 1 молекула электролита:

NaOH=Na⁺+OH^-

Т.О., для гидроксида натрия n=2. Тогда:

i=1+α (n-1)=1+0, 7*(2-1)=1, 7

Из выражения (1) найдем величину Сm:

Сm= Δ Ткип/( i*Кэ)=2, 65/(1, 7*0, 52)=3 моль/кг

Масса NaOH, растворённая в 100 г воды, определяется по формуле (2):

m(NaOH)= Сm*M(NaOH)*100/1000 (2),

где M(NaOH)=40 г/моль.

Подставляя результаты расчетов в формулу (2), получаем:

m(NaOH)=3*40*100/1000=12 г

11. Раствор, содержащий 2, 1 г КОН в 250 мл воды, замерзает при -0, 514 ^оС.

Рассчитайте изотонический коэффициент и кажущуюся степень диссоциации.

Решение

Согласно закону Рауля понижение температуры замерзания раствора по отношению к чистому растворителю прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества. Для растворов электролитов закон Рауля выглядит следующим образом (1):

Δ Тзам. = i*К*Сm, ( 1)

где i – поправочный изотонический коэффициент; К – криоскопическая постоянная растворителя; для воды К =1, 86°; Сm –моляльная концентрация раствора; Δ Тзам. = Тзам.р-рителя –Тзам. р-ра. Согласно условию задачи Δ Тзам=0, 514°

Найдем величину Сm. Согласно определению для моляльной концентрации:

=2, 1/(56*0, 25)=0, 15 моль/кг

2.Из выражения (1) найдем величину изотонического коэффициента:

I = Δ Тзам./( К*Сm)= 0, 514/(1, 86*0, 15)=1, 84

3.Изотонический коэффициент и кажущаяся степень диссоциации связаны соотношением (2):

i=1+α (n-1),

где α - кажущаяся степень ионизации электролита, n – количество ионов, на которые распадается в растворе 1 молекула электролита:

КОН=К⁺+ОН^-

Для гидроксида калия n=2.

Выразим величину α:

α =(i-1)/( n-1)=(1, 84-1)/(2-1)=0, 84=84%.

12. Осмотическое давление 0, 5 М раствора карбоната калия равно 2726 кПа при 0 ^оС.

Вычислите кажущуюся степень диссоциации K₂CO₃ в растворе.

Решение

1.Согласно закону Вант-Гоффа для электролитов осмотическое давление раствора прямо пропорционально молярной концентрации растворенного вещества:

Р_осм=i*1000*R*T*См,

где i – изотонический коэффициент

Найдем величину i:

i= Р_осм/1000*R*T*См=2726000/(1000*8, 314*273*0, 5)=2, 4

Изотонический коэффициент связан с кажущейся степенью ионизации соотношением:

i=1+α (n-1),

где α - кажущаяся степень ионизации электролита,

n – количество ионов, на которые распадается в растворе 1 молекула электролита:

К₂СО₃=2К⁺+СО₃^2-

Для карбоната калия n=3.

Выразим величину α:

α =(i-1)/( n-1)=(2, 4-1)/(3-1)=1, 4/2=0, 7=70%.

Буферные системы

13. В состав крови входит буферная система, состоящая из двух анионов.

Приведите формулы её составных частей.

Назовите эту буферную систему.

Классифицируйте её по составу и природе компонентов.

Укажите зону буферного действия.

Напишите уравнения реакций, отражающих механизм действия (ионная форма).

Ответ

1. Важнейшими буферными системами крови являются бикарбонатная, фосфатная, белковая и наиболее мощная гемоглобиновая. Из этих систем только фосфатная состоит из двух анионов: Н₂РО₄^– (донор протонов) и НРО₄^2– (акцептор протонов). Фосфатная буферная система составляет всего лишь 1% от буферной емкости крови. В других тканях эта система является одной из основных.

2. Роль кислоты в этой системе выполняет однозамещенный фосфат NaH₂PO₄, а роль соли двузамещенный фосфат – Na₂HPO₄.

3. Зона буферного действия буферной пары (Н₂РО₄^––НРО₄^2–)находится в интервале от 6, 2 до 8, 2.

4. Буферное действие фосфатной системы основано на возможности связывания водородных ионов ионами НРО₄^2– с образованием Н₂РО₄^–:

Н⁺ + НРО₄^2– —> Н₂РО₄^–,

а также ионов ОН^– с ионами Н₂РО₄^–:

ОН^– + Н₂РО₄^– —> HPO₄^2–+ H₂O.

14. Аммиачная буферная система состоит из двух составных частей.

Классифицируйте её по составу и природе компонентов.

Укажите интервал значений рН, внутри которого эта система обладает буферной емкостью.

Напишите уравнения реакций, отражающих механизм её действия (ионная форма).

Объясните, почему аммиачная буферная система не входит в состав крови.

Решение

1.Состав и природа компонентов:

А)NН₄ОН (NН₃ х Н₂О)-гидроксид аммония, слабый электролит

Б) NН₄С1 – соль, хлорид аммония, сильный электролит.

Гидроксид аммония - слабый электролит, в растворе частично диссоциирует на ионы:

NН₄ОН < => NН₄⁺ + ОН-

При добавлении к раствору гидроксида аммония хлорида аммония, соль как сильный электролит практически полностью диссоциирует на ионы:

NН₄С1 > NН₄⁺ + С1-

и подавляет диссоциацию основания, равновесие которого смещается в сторону обратной реакции.

Интервал значений рН, внутри которого рассматриваемая система обладает буферной емкостью, рассчитывается по формуле:

где Кв – константа диссоциации NН₄ОН=1, 8*10^-5, С₀-концентрация основания, Сс-концентрация соли.

рН=14-4, 74+lg(C₀/Cc)=9, 26+lg(C₀/Cc). В зависимости от соотношения C₀/Cc интервал значений рН составляет 8, 26-10, 26.

Способность аммиачного буфера поддерживать практически постоянное значение рН раствора основана на том, что входящие в них компоненты связывают ионы Н+ и ОН-, вводимые в раствор или образующиеся в результате реакции, протекающей в этом растворе. При добавлении к аммиачной буферной смеси сильной кислоты, ионы Н+ будут связываться молекулами или гидроксида аммония, а не увеличивать концентрацию ионов Н+ и уменьшать рН раствора:

NH₄OH+H⁺=NH₄⁺+H₂O

При добавлении щелочи ионы ОН - будут связывать ионы NН₄⁺, образуя при этом малодиссоциированное соединение, а не увеличивать рН раствора:

NH₄⁺+ОН^-= NH₄OH

Аммиачная буферная система не входит в состав крови, поскольку интервал значений рН, внутри которого она будет обладать буферной емкостью, находится в щелочной области (рН больше 8). Нормальное значение рН плазмы крови составляет 7, 40 ± 0, 05, т.е ниже области буферирования.

15. В 200 мл фосфатного буферного раствора содержится 0, 8 моль кислотного компонента (Н₂РО₄^- ) и 1, 6 моль солевого компонента (НРО₄^2–).

Установите рН буферного раствора.

Объясните, входит ли рассчитанное значение рН в ЗБД (рН: 6, 2 – 8, 2).

К_и (Н₂РО₄^-) = 6, 2× 10^-8 моль/л; lg 2 = 0, 3; lg 6, 2 = 0, 79.

Классифицируйте буферную систему по составу и природе компонентов.

Решение.

Подставим данные задачи в формулу для расчета рН фосфатного буфера:

=-lg(6, 2× 10^-8) +lg(1, 6/0, 8)=7, 51

Рассчитанное значение рН входит в зону буферного действия( ЗБД) рН: 6, 2 – 8, 2

Фосфатная буферная система является кислотно-основной буферной системой, образованной анионами двух кислых солей

16. Концентрация ионов водорода в крови больного равняется 2, 46∙ 10^-8 моль/л.

Рассчитайте рН крови (lg 2, 46 = 0, 39).

Назовите состояние, возникающее при данном нарушении КОС.

Укажите, чем характеризуется это состояние с точки зрения протолитического гомеостаза.

Решение

1. рН =-lg(C_H₊)=-lg(2, 46∙ 10^-8)=7, 61

2. При данном нарушении КОС (рН> 7, 4) возникает алкалоз

3. Под протолитическим гомеостазом принято понимать относительное постоянство соотношения кислота-основание внутренней среды живого организма. С точки зрения протолитического гомеостаза алкалоз - увеличение рН в крови (и других тканях организма) за счёт накопления щелочных веществ. Алкалоз может возникать вследствие гипервентиляции лёгких, приводящей к избыточному выведению СО₂ из организма, вследствие больших потерь кислого желудочного сока при желудочных свищах, при длительном приёме диуретиков, при избыточном введении бикарбоната натрия с целью коррекции метаболического ацидоза или нейтрализации повышенной кислотности желудочного сока. При алкалозе уменьшается мозговой и коронарный кровоток, снижаются артериальное давление и минутный объем крови. Возрастает нервно-мышечная возбудимость, возникает мышечный гипертонус вплоть до развития судорог и тетании. Нередко наблюдается угнетение моторики кишечника и развитие запоров; снижается активность дыхательного центра. Для алкалоза характерно снижение умственной работоспособности, головокружение, могут возникать обморочные состояния.

Комплексные соединения

17. Определите заряд комплексообразователя и его координационное число в комплексном ионе [Fe(C₂O₄)₂(OH)₂]^3-.

Изобразите графически его структурную формулу.

Классифицируйте этот ион по природе лигандов.

Напишите выражение константы нестойкости.

Решение

Пусть заряд иона-комплексообразователя Fe =(Х+). Заряды лигандов равны: (C₂O₄)^2-, (OH)^-. Составим уравнение баланса зарядов:

1* (+Х) +2*(-2) +2*(-1) =-3.

Х-4-2+3=0, х=+3

Т.О. заряд комплексообразователя: Fe⁺³

Координационное число -число связей, образованных комплексообразователем, с лигандами. В данном ионе к.ч. железа равно 6, т.к. 4 связи железо образует с двумя двухвалентными группами C₂O₄ и две связи – с двумя одновалентными группами ОН)

1. Структурная формула комплексного иона:

2. Данный ион содержит различные по природе лиганды: оксалат – ион и нидроксид – ион. Т.о. комплексный ион является ацидокомплексом (за счет оксалатов – кислотных остатков щавелевой кислоты) и гидроксокомплексом ( за счет гидроксильных групп).

3. Выражение константы нестойкости:

[Fe(C₂O₄)₂(OH)₂]^3- ↔ Fe³⁺ + 2 C₂O₄^2- + 2 OH ^-

18. Напишите формулу комплексного соединения, имеющего название: хлорид гексаамминхрома (III).

Изобразите графически структурную формулу внутренней сферы.

Классифицируйте соединение по заряду комплексной частицы, по электропроводности, по природе ионов внешней сферы и по природе лигандов.

Рассчитайте координационное число комплексообразователя.

Напишите выражение константы нестойкости.

Решение

1. Хлорид гексаамминхрома (III) имеет молекулярную формулу:

[Cr(NH₃)₆]Cl₃

2. Cтруктурная формула внутренней сферы:

П о заряду комплексной частицы хлорид гексаамминхрома является катионным комплексом; по электропроводности –сильным электролитом, по природе ионов внешней сферы-хлоридом, по природе лигандов –аммиакатом

Координационное число комплексообразователя равно 6

Выражение константы нестойкости:

[Cr(NH₃)₆]³⁺ ↔ Cr³⁺ + 6 NH₃

19. Рассчитайте DG процесса [Fe(CN)₆]^4- ↔ Fe²⁺ + 6CN^-, если К_н в стандартных условиях равна 10^-35.

Изобразите графически структурную формулу комплексной частицы.

Классифицируйте её по природе лигандов.

Напишите выражение константы нестойкости.

Решение

Изменение свободной энергии Гиббса Δ G и константа равновесия связаны соотношением:

Подставляя данные задачи и учитывая, что стандартные условия соответствуют Т=298 К, получаем:

Δ G=-8, 31*298 *ln 10^-35=-2, 3*8, 31*298*lg10^-35=-2, 3*8, 31*298*(-35)=199349 дж=199, 349 кДж

Структурная формула комплексной частицы:

3.По природе лиганда данное соединение является ацидокомплексом, т.к. CN^- - кислотный остаток синильной кислоты

4. Выражение константы нестойкости:

Физико-химия коллоидно-дисперсных систем и растворов ВМС

20. Напишите коллоидно-химические формулы мицелл золей полученных по реакциям:

А) AgNO₃ + KI ®

Б) CaCl₂ + H₂C₂O₄ →

В) FeCl₃+ NaOH ®

Г) FeCl₃ + H₂O ®

Приведите строение мицелл.

Примечания:

В вариантах А – В необходимо написать формулы мицелл в избытке каждого из исходных веществ.

Решение

2. Коллоидно-химические формулы мицелл золей:

А) AgNO₃ + KI ®AgI↓ +К NO₃

Состав мицеллы, полученной при избытке AgNO₃ _, может быть представлен следующим образом:

[m AgI *nAg⁺*(n-x) NO₃^-]^x+ *х NO₃^-

Строение мицеллы:

Ядро - m AgI *nAg⁺; адсорбционный слой противоионов -(n-x) NO₃^-; диффузный слой противоионов - х NO₃^-.

Состав мицеллы, полученной при избытке KI_, может быть представлен следующим образом:

[m AgI *nI^-*(n-x) К⁺]^x^- *х К⁺

Строение мицеллы:

Ядро - m AgI *nI^-; адсорбционный слой противоионов -(n-x) К⁺; диффузный слой противоионов - х К⁺.

Б) CaCl₂ + H₂C₂O₄→ Са C₂O₄↓ +2 HCl

Состав мицеллы, полученной при избытке CaCl₂ _, может быть представлен следующим образом:

[m Са C₂O₄ *nCa²⁺*2(n-x) Cl^-]²^x⁺ *2х Cl^-

Строение мицеллы:

Ядро - m Са C₂O₄ *nCa²⁺; адсорбционный слой противоионов 2(n-x) Cl^-; диффузный слой противоионов - 2х Cl^-

Состав мицеллы, полученной при избытке H₂C₂O₄ _, может быть представлен следующим образом:

[m Са C₂O₄ *n C₂O₄ ^2-*2(n-x) H⁺]²^x^- *2х H⁺

Строение мицеллы:

Ядро - m Са C₂O₄ *n C₂O₄ ^2-; адсорбционный слой противоионов 2(n-x) H⁺; диффузный слой противоионов - 2х H⁺

В) FeCl₃+ 3NaOH ®Fe(OH)₃↓ +3NaCl

Состав мицеллы, полученной при избытке FeCl₃ _, может быть представлен следующим образом:

[m Fe(OH)₃*nFe³⁺*3(n-x) Cl^-]^3x+ *3х Cl^-

Строение мицеллы:

Ядро - m Fe(OH)₃*nFe³⁺; адсорбционный слой противоионов 3(n-x) Cl^-; диффузный слой противоионов - 3х Cl^-

Состав мицеллы, полученной при избытке NaOH _, может быть представлен следующим образом:

[m Fe(OH)₃*nОН^-* (n-x) Na⁺]^x- *х Na⁺

Строение мицеллы:

Ядро - m Fe(OH)₃*n ОН^-; адсорбционный слой противоионов (n-x) Na⁺; диффузный слой противоионов - х Na⁺

Г) FeCl₃ + 2H₂O ® Fe(OH)₂Cl+ 2HCl

Fe(OH)₂Cl ↔ FeOCl+ H₂O

Состав мицеллы, полученной при гидролизе хлорида железа _, может быть представлен следующим образом:

[m Fe(OH)₃]_*nFeO⁺*(n-x)Cl^-}^+x*xCl^-,

Строение мицеллы:

Ядро - m Fe(OH)₃* nFeO⁺; адсорбционный слой противоионов (n-x) Cl^-; диффузный слой противоионов - х Cl^-

21. Имеются 3 коллоидных раствора: гидроксида железа (III), полученного гидролизом FeCl₃, иодида серебра, полученного в избытке КI, и иодида серебра, полученного в избытке AgNO₃.

Предложите два варианта взаимной коагуляции.

Объясните, используя формулы мицелл.

Решение

1.Формулы мицелл:

А)гидроксида железа (III), полученного гидролизом FeCl₃:

[m Fe(OH)_{3 *}nFeO⁺*(n-x)Cl-]^+x*xCl^-,

Положительно заряженный золь

Б)иодида серебра, полученного в избытке КI:

[m AgI *nI^-*(n-x) К⁺]^x^- *х К⁺

Отрицательно заряженный золь

в)иодида серебра, полученного в избытке AgNO₃:

[m AgI *nAg⁺*(n-x) NO₃^-]^x+ *х NO₃^-

Положительно заряженный золь

2. Взаимная коагуляция наблюдается при сливании растворов противоположно заряженных золей., а именно:

_·Отрицательно заряженного золя иодида серебра, полученного в избытке КI, и положительно заряженного золя иодида серебра, полученного в избытке AgNO_3.;

_·Отрицательно заряженного золя иодида серебра, полученного в избытке КI, и положительно заряженного золя гидроксида железа (III), полученного гидролизом FeCl_3.

22. Пороговая концентрация коллоидного раствора гидроксида алюминия равняется 0, 63 ммоль/л.

Рассчитайте объем 0, 01М раствора дихромата калия, вызывающего коагуляцию золя объёмом 200 мл.

Определите заряд гранулы, учитывая, что коагулирующим действием обладает дихромат-анион.

Предложите соответствующий вариант формулы мицеллы золя Al(OH)₃.

Решение

Рассчитаем объем раствора электролита-коагулятора дихромата калия (V) по формуле:

, где γ - пороговая концентрация коллоидного раствора гидроксида алюминия, равна 0, 63 ммоль/л, V золя –объем золя, согласно условию равен 0, 2 л, С- концентрация электролита-коагулятора дихромата калия, равна 10 ммоль/л. Подставляя значения в формулу, получаем:

V=0, 63 ммоль/л *0, 2л/10 ммоль/л=0, 0126 л=12, 6 мл

2.Поскольку коагулирующим действием обладает дихромат-анион, заряд гранулы (коллоидной частицы) противоположен, т.е. положителен.

3. Соответствующий вариант формулы мицеллы золя Al(OH)₃, стабилизированного AlCl₃:

[m Al(OH)_{3 *}nAl³⁺*3(n-x)Cl^-]^+x*3xCl^-

3. Строение мицеллы:

Ядро - m Al (OH)₃*n Al³⁺; адсорбционный слой противоионов 3(n-x) Cl^-; диффузный слой противоионов - 3х Cl^-

23. ИЭТ альбумина плазмы крови равна 4, 64.

Определите знак заряда частиц альбумина в 0, 001М растворе HCl.

Укажите направление перемещения частиц альбумина при электрофорезе в данных условиях.

Решение

1.Определим рН в 0, 001 М растворе НCl:

рН=-lgC(HCl)=3

2.Так как рН< ИЭТ, частицы альбумина будут заряжены положительно и при электрофорезе будут двигаться к отрицательному электроду (катоду)

Решение

Галоген является частью сопряженной системы в хлорбензоле, поскольку в бензилхлориде его отделяет от бензольного кольца метиленовый мостик СН₂. Вид сопряжения – р-π. В сопряжении участвуют 3р- электроны хлора и π -система бензольного кольца.

25. Укажите вид и знак электронных эффектов в этиламине (этанамине) и п-аминобензойной (4-аминобензойной) кислоте.

Обозначьте эффекты графически.

Объясните, почему только в одном случае аминогруппа проявляет мезомерный эффект.

Ответ

В случае этиламина наблюдается смещение электронной плотности по сигма связи С-N от радикала к аминогруппе, поскольку азот – более электроотрицателен, чем углерод. Вид и знак эффекта – I (отрицательный индукционный эффект).

У п-аминобензойной кислоты имеется лве функциональные группы (аминогруппа и карбоксильная группа), проявляющие разные виды электронных эффектов:

Для аминогруппы характерно сочетание отрицательного индукционного и положительного дмезомерного эффектов (-I, +M); для карбоксильной группы - отрицательного индукционного и отрицательного мезомерного эффектов (-I, -M).

Аминогруппа проявляет мезомерный эффект (р-π сопряжение 2рэлектронов азота с π –электронной плотностью бензольного кольца) только в п-аминобензойной кислоте, поскольку в этиламине нет π -связей.

Ответ

2.Механизм этой реакции –нуклеофильное присоединение с последующим отщеплением молекулы воды

3. Роль кислотного катализатора – протонирование на стадии а)

4. В присутствии разбавленных кислот имины гидролизуются водой с образованием карбонильных соединений и аминов, эта реакция обратна реакции синтеза иминов:

В присутствии щелочи гидролиз не идет

Ответ

2. Конформационная формула олеиновой кислоты

39. Напишите уравнение реакции образования фосфатидилхолина (лецитина), в состав которого входят стеариновая и линолевая кислоты.

Изобразите конформационную формулу линоленовой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

2. Конформационная формула линолевой кислоты

40. Напишите уравнение реакции взаимодействия 1-пальмитоил-2-олеоил-3-линоленоилглицерина с йодом.

Классифицируйте исходный субстрат по химическому составу.

Изобразите конформационную формулу олеиновой кислоты.

12 3 4 Следующая ⇒