Вопросы к работе № 1 : «Определение содержания кристаллизационной воды в соли методом калориметрии»

Вопросы к работе № 1: «Определение содержания кристаллизационной воды в соли методом калориметрии»

1. Какие кристаллогидраты образует сульфат меди? Объяснить, почему различаются первые интегральные теплоты растворения безводного сульфата меди и его кристаллогидратов? Почему при растворении безводного сульфата в воде теплота выделяется (∆ Н<0), а при растворении в воде его кристаллогидратов теплота поглощается (∆Н> 0)?

2. В чем заключается идея количественного определения содержания кристаллизационной воды методом калориметрии и каковы этапы расчета, в которых используются экспериментальные и табличные данные?

3. Какой тип калориметра Вы использовали в работе и кто его предложил? Какие требования применяются к веществу изотермической оболочки и какое вещество применяется в качестве изотермической оболочки в Вашем калориметре?

4. Устройство метастатического термометра Бекмана и его настройка. С какой точностью можно делать отсчеты температуры таким термометром? Техника безопасности работы с термометром Бекмана.

5. Как в калориметрических опытах определяется величина и знак теплового эффекта? Напишите уравнение для Вашего случая. Что такое суммарная теплоемкость системы и константа калориметра?

6. Что представляет собой величина dt в уравнении, записанном в п.5? Позволяет ли Ваш калориметрический опыт учесть теплообмен с окружающей средой?

7. Опишите устройство Вашего калориметра, назначение отдельных частей и методику проведения эксперимента.

8. Почему температура внутри калориметрического сосуда (стакана с водой) должна быть на 1 -2 ниже температуры изотермической оболочки (воздуха) при экзотермических процессах и на 1-2 выше -при эндотермических реакциях?

9. Расчет t. Начальный, главный и конечный периоды опытов. Как учитывается теплообмен с окружающей средой и как находится t соответствующая каждому опыту без теплообмена?

10. Продемонстрировать на примере своих экспериментальных данных как рассчитывается процентное содержание воды в смеси кристаллогидратов сульфата меди.

11. Источники погрешностей и степень точности результатов калориметрических опытов. Показать, как рассчитывалась относительная ошибка процентного содержания воды в смеси кристаллогидратов; принять во внимание ошибку «косвенных измерений». Определить число верных знаков в конечном результате расчетов.

Общие вопросы к работам №1,2

по теме: «Термохимия и колориметрия"

1. Энергия. Определение этого понятия.

2. Закон сохранения и превращения энергии. Примеры.

3. Теплота и работа. Определения этих понятий. Примеры.

4. Эквивалентность теплоты и работы, что такое механический эквивалент теплоты? Единицы измерения теплоты и работы.

5. Как можно количественно измерить превращение работы в теплоту? Кто и когда выполнил эти измерения? Можно ли опытным путем завершить цикл, количественно превратив выделившуюся теплоту в работу?

6. Первый закон термодинамики. Привести его формулировки.

7. Что такое внутренняя энергия? Как можно доказать существование этого свойства системы? Каковы особенности этой функции?

8. Записать выражение первого закона термодинамики в интегральной и дифференциальной формах. Что представляет собой работа в этом уравнении? что такое "полезная работа"? Приведите иные формулировки первого закона термодинамики, исходя из записанных уравнений.

9. Напишите выражение для изотермического расширения или сжатия идеального газа, изохорического и изобарического нагревания или охлаждения системы, адиабатического процесса расширения или сжатия системы.

10. Что понимается под термохимией? Какова ее роль для теории и практики химии?

11. Тепловой эффект. Его распределение. Закон Гесса. Почему его так называют? Опытным или теоретическим путем он был впервые получен?

12. Вывести закон Гесса из математического выражения первого закона термодинамики для изохорно- и изобарно-изотермического процессов. Энтальпия.

13. Математическая связь между ∆H и ∆U. Вывести это соотношение. В каких реальных процессах между ними нет практической разницы?

14 Что называется теплотой образования и стандартной теплотой образования, теплотой сгорания и стандартной теплотой сгорания, теплотой нейтрализации, теплотой гидратообразования? Основные следствия из закона Гесса.

15. Интегральные и дифференциальные теплоты растворения, полная теплота растворения, интегральная теплота разведения, промежуточные теплоты растворения и разбавления.

16. Почему при нейтрализации любых сильных кислот любыми сильными основаниями тепловой эффект всегда одинаков, а при нейтрализации слабых кислот сильными основаниями или наоборот неодинаковые тепловые эффекты?

17. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимическая и термодинамическая система знаков для обозначения тепловых эффектов и работы. Какая система символов и знаков рекомендована "системой СИ"?

18. Что понимается под калориметрией и с помощью каких приборов производится определение тепловых эффектов?

19. Типы калориметров. В чем их различие? Адиабатичес­кие и изотермические калориметры.

Вопросы к работе №2: «Определение теплоты диссоциации слабой кислоты»

1. Какие стадии включает процесс нейтрализации слабой кислоты сильным основанием? Как, используя закон Гесса, можно рассчитать теплоту диссоциации слабой кислоты и какие измерения и расчеты для этого необходимо выполнить?

2. Какой тип калориметра Вы использовали в работе? Какие требования применяются к веществу изотермической оболочки и какое вещество применяется в качестве изотермической оболочки в Вашем калориметре?

3. Как в калориметрических опытах определяется величина и знак теплового эффекта? Напишите уравнение для Вашего случая.

4. Что представляет собой величина t_x в уравнении, записанном в п.З? Позволяет ли Ваш калориметрический опыт учесть теплообмен с окружающей средой?

5. Опишите устройство Вашего калориметра и назначение его отдельных частей.

6. Устройство метастатического термометра Бекмана и его настройка. С какой точностью можно делать отсчеты температуры таким термометром? Техника безопасности работы с термометром Бекмана.

7. Что понимается под суммарной теплоемкостью системы? В чем заключается электрический метод её определения? Изобразите электрическую схему измерений.

8. Почему температура внутри калориметрического сосуда (стакана с раствором NaOH и ампулой с НС1 или СНзСООН) должна быть на 1-2 градуса ниже температуры изотермической оболочки (воды в термостате)?

9. Опишите последовательность операций в Вашем эксперименте и физический смысл каждой из них.

10. Расчет t_x. Начальный, главный и конечный периоды опытов. Как учитывается теплообмен с окружающей средой и как находится t_x соответствующая каждому опыту без теплообмена?

11. Почему продолжительность главного периода во всех Ваших измерениях должна быть одинаковой и как Вы добиваетесь этого?

12. Показать на примере своих экспериментальных данных как рассчитывается теплота диссоциации слабой кислоты.

13. Источники погрешностей и степень точности результатов калориметрических опытов вообще и Ваших в частности. Продемонстрировать, как рассчитывалась относительная ошибка теплоты диссоциации уксусной кислоты. Принять во внимание ошибку косвенных измерений. Определить число верных знаков в конечном результате расчетов.

Общие вопросы к работам № 3,4,5,6,7

Вопросы по теме: "Фазовые равновесия"

1. Что называется фазовым равновесием?

2. Определение: фаза, компонент (составляющее вещество), независимый компонент (независимое составляющее вещество).

3. Правило фаз Гиббса: записать уравнение, дать объяснение символам.

4. Определения: "число степеней свободы". К каким системам применимо правило фаз?

5. Классификация систем на основе "Правила фаз".

6. Физико-химический анализ (определение). Какие задачи решаются с помощью этого метода исследования?

7. Принцип "непрерывности" и принцип "соответствия" (определения). Объясните их суть.

8. Термический анализ и способы его проведения. Какие задачи решаются этим методом?

9. Нода (определение), "правило рычага".

10. Истинные растворы (определение) их отличие от коллоидных растворов и механических смесей.

11. Растворы идеальные, предельно разбавленные, реальные (неидеальные); дать определения. Растворы регулярные и атермальные

Вопросы к работе №3: "Зависимость давления насыщенного

пара жидкости от температуры"

1. Правило фаз Гиббса.

2. Трехмерные и двухмерные (на плоскости) диаграммы состояния однокомпонентных систем. Продемонстрировать на примере диаграмм углекислого газа и воды.

3. Показать как рассчитывается число степеней свободы для различных областей и кривых, их ограничивающих на трехмерной и двухмерной диаграммах. Почему на плоской диаграмме кривая равновесия твердое тело - жидкость для большинства веществ наклонена влево, а для воды и висмута вправо?

4. Фазовые переходы первого и второго рода. Дать определения и привести примеры.

5. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Для каких фазовых переходов оно применимо. Примеры.

6. Преобразование уравнения Клаузиуса-Клапейрона к фазовым переходам: Жидкость - Пар, Твердое тело - Пар. Как называется последний переход?

7. Для каких уравнений применяется уравнение Клаузиуса-Клапейрона?

8. Интегрирование уравнения Клаузиуса-Клапейрона. Графический и аналитический методы нахождения ∆Н_исп.

9. Правило Троутона.

10. Описать методику выполнения лабораторной работы и проведенных расчетов по результатам эксперимента.

Вопросы к работе №4: "Построение диаграмм плавкости двухкомпонентной системы"

1. Какой способ физико-химического анализа вы использовали в работе? Его достоинства и недостатки.

2. В чем заключается способ снятия кривых температура-время?

3. Какие приборы Вы использовали в работе?

4. Что такое дифференциальная термопара? Ее преимущества. Какую информацию можно получить с помощью названого Вами прибора?

5. Принцип построения пространственных и двухмерных диаграмм состояния.

6. Сколько максимально может существовать фаз в равновесии друг с другом при условии, что из внешних факторов на них действуют температура и давление?

7. Анализ трехмерной и двухмерной диаграмм состояния без образования химического соединения. Анализ диаграмм кипения и диаграмм плавкости.

8. Определения: "кривая ликвидуса", "кривая солидуса", "эвтектическая точка", "эвтектика" (жидкая и твердая).

9. Анализ диаграмм плавкости на плоскости:

а) без образования химического соединения

б) с конгруэнтной точкой плавления

в) с инконгруэнтной точкой плавления

г) с образованием твердых растворов

д) с частичным образованием твердых растворов.

Что называется твердым раствором? На какие два вида они делятся и с чем это связано?

10. "Правило рычага" для диаграмм плавкости. Продемонс­трировать примерами.

11. Дальтониды и бертоллиты.

12. Интерметаллические соединения и их свойства. Роль этих соединений при получении конструкционных материалов.

Вопросы к работе №5: "Исследование

перегонки бинарных смесей"

1. Написать и объяснить следующие уравнения:

а) для химического потенциала идеального раствора

б) закон Рауля

в) закон Генри

г) для химического потенциала реального раствора Какие расчеты можно выполнить, используя эти уравнения?

2. Типы отклонения от закона Рауля в случае реальных растворов. Показать на соответствующих графиках.

3. Законы Коновалова.

4. Диаграммы: "общее давление - состав", "температура кипения - состав" (диаграммы кипения), "мольная доли пара - мольная доля раствора", для разных реальных бинарных растворов.

5. Перегонка бинарных жидких смесей. Способы перегонок. Дать определения и объяснить, как практически они осуществляются.

6. Способы перегонки азеотропных смесей. Законы Вревского.

7. Перегонка с водяным паром. Преимущества и недостатки.

6. Продемонстрировать на полученной Вами диаграмме как рассчитывается число степеней свободы для различных областей и кривых, их ограничивающих, "правило рычага".

Вопросы к работе №6: "Ограниченно смешивающиеся

жидкости"

1. Три типа жидких бинарных смесей, образующихся при смешивании жидкостей.

2. Причины расслоения системы на две несмешивающиеся жидкие фазы. Практическое правило.

3. Критическая температура растворения.

4. Начертить диаграммы с верхней, нижней, верхней и нижней критическими температурами растворения и без них. Чем объясняется последнее явление? Примеры.

5. Правило Алексеева для случая, когда состав выражается в процентах по массе.

6. Продемонстрировать применение "правила рычага".

7. Показать, как рассчитывается число степеней свободы для различных областей и кривых, их ограничивающих, на полученной Вами диаграмме.

Вопросы к работе №7: "Изучение взаимной растворимости жидкостей в трехкомпонентной системе"

1. Сколько максимально может существовать фаз в равно -весии друг с другом для трехкомпонентной системы при условии, что из внешних факторов на неё действует температура и давление?

2. Принцип построения трехмерных и двухмерных диаграмм состояния трехкомпонентных систем. I треугольники Гиббса и Розебома: теоремы, лежащие в их основе.

3. Анализ трехмерной и двухмерной (на плоскости) диаграмм состояния трехкомпонентной системы без образования химического соединения (диаграммы плавкости).

4. Определения: "кривая ликвидуса", "кривая солидуса", "эвтектика" (жидкая и твердая), "эвтектическая точка".

5. Взаимно неограниченно и ограничено растворимые жидкие трехкомпонентные системы.

6. Пространственные (трехмерные) и плоские (двухмерные) Диаграммы состояния расслаивающихся трехкомпонентных жидких систем.

7. Какой способ физико-химического анализа Вы использовали в своей работе и как его проводили?

8. Правило Тарасенкова. Продемонстрировать его на своей диаграмме. В каких случаях правило Тарасенкова не "работает"?

9. Показать, как можно использовать "правило рычага" на своей диаграмме.

10. Показать, как рассчитывается число степеней свободы для различных областей и кривых, их ограничивающих, на полученной Вами диаграмме.

Общие вопросы к работам № 9,10,12: Рефрактометрия (№9) и Анализ бинарной смеси (№10,12)

1.Полярные и неполярные молекулы. Дайте определения. Что такое дипольный момент?

2. Явление поляризации. Поляризация полярных и неполярных молекул в электрическом поле. Что может являться источником таких полей?

З.Виды поляризации и полная поляризация. Связь между диэлектрической проницаемостью и поляризуемостью. Как называется это уравнение?

4. Зависит ли поляризация молекул от температуры, с чем это связано? Напишите соответствующее уравнение. Зависит ли от температуры поляризация неполярных молекул?

5. Напишите уравнение Дебая для поляризации в постоянном электрическом поле.

6. Что наблюдается при постепенном увеличении частоты электромагнитного поля и каким уравнением описывается поляризация в поле высокой частоты? Дайте объяснение.

7. Что понимается под рефракцией? Какова ее размерность? Сформулируйте определение удельной и мольной рефракции.

8. Как связаны друг с другом диэлектрическая проницаемость и показатель преломления. Что такое формула Коши?

9. Понятие аддитивности свойств. Обладает ли таким свойством рефракция и почему?

10. Какие приборы используются для измерения показателя преломления, их типы и принципиальное устройство.

11. Как можно определить вероятную структурную формулу органического вещества путем экспериментального определения рефракции, если известна его мольная масса и элементарный состав?

12. Каким образом Вы определили плотность жидкости? Изложите последовательность операций и расчетов.

1.4. Что нужно выполнить для определения состава бинарной жидкой смеси методом рефрактометрии. Оцените погрешность своих измерений и расчетов.

Вопросы к работе № 8: «Изучение равновесия гомогенной реакции в растворе»

1. Определение понятия термодинамическою равновесия. Истинное (устойчивое), неустойчивое, относительное (метастабильное) равновесия. Дать определение и объяснить.

2. Характеристические функции. Дать определения. Какие из них используются на практике для равновесного и неравновесного течения процесса? Запишите это в виде соответствующих термодинамических соотношений.

3. Является ли химическое равновесие истинным термодинамическим равновесием, и какими математическими соотношениями его можно выразить?

4. Экспериментальные методы определения константы химического равновесия для газообразных и жидких систем.

5. Принцип Ле-Шателье-Брауна. Продемонстрируйте его на примерах из области химии.

6. Почему в Ваших опытах анализировалось содержание в растворе йода и как рассчитывались равновесные концентрации других веществ?

7. Зависит ли численное значение константы равновесия от начальных концентраций веществ?

8. Почему эксперимент проводится при постоянной температуре (термостатирование

колб)?

9. Что свидетельствует о достижении равновесия в Ваших опытах?

10. Как можно рассчитать средний тепловой эффект реакции, если известны константы этой реакции при различных температурах?

11. Выведите уравнение зависимости константы равновесия от температуры.

12. Зависимость константы равновесия от давления. Уравнение Планка.

ВОПРОСЫ К РАБОТЕ №13

1. Молекулярные спектры. Происхождение спектров. Частота, длина волны, волновое число.

2. Виды спектров. Электромагнитный спектр - основные области, их характеристика.

3. Электронные спектры. Энергия диссоциации. Определение по данным электроскопии.

4. Разрешающая способность спектрографа. Устройство спектрографа и стилоскопа

5. Спектр ртутной лампы.

6. Молекулярная спектроскопия. Спектры поглощения молекул. От­личие их от спектров испускания атомов. Метод получения молекуля­рных спектров и выводы из их анализа.

7. Энергия молекул как функция поступательной, вращательной, колебательной и электронной составляющей энергии.

8. Вращательное движение (энергия) и вращательные спектры двух­атомных молекул. Правило отбора (на примере молекулы HCl), опре­деление межатомного расстояния на основе этих спектров.

9. Колебательное движение (энергия) и колебательные спектры двухатомных молекул. Основной тон и обертон. Колебательно-враща­тельные спектры. Правило отбора. F- и R-полосы поглощения. Опре­деление энергии диссоциации.

10. Электронные спектры двухатомных молекул (электронно-колеба­тельно- вращательные спектры).

11. Многоатомные молекулы (вращательные, колебательные, элект­ронные спектры). Вращательные, нормальные деформационные колеба­ния. ИК-спектроскопия. Спектры комбинационного рассеяния. Исполь­зование их для расшифровки структуры молекул.

12. Спектры ЭПР и ЯМР, их использование в химии.

Вопросы к работе № 14: «Спектры поглощения. Проверка закона Бугера-Беера»

1. Какие приборы используются при фотоколориметрических измерениях и чем они принципиально отличаются от спектрофотометров? Какие современные фотоколориметры используют для измерения светопоглощения?

2. Опишите принципиальное устройство Вашего колориметра.

3. В какой области спектра следует проводить измерения для того, чтобы с наибольшей точностью и чувствительностью определить количество вещества в растворе? Как это выполняется на ФЭКе? (КФК-2).

4. При какой оптической плотности раствора (Д) достигается минимальная относительная ошибка измерений и какова ее величина? Показать это расчетом.

5. В каких оптимальных пределах величины оптической плотности следует производить измерения с тем, чтобы ошибка фотометрических измерений не превышала удвоенной минимальной ошибки?

6. Какие операции следует произвести для достижения требований пункта 5. (выбор кювет и концентрации раствора)?

7. Продемонстрируйте своими графиками выполнение закона Бугера-Ламберта-Беера и выполнение требований пункта 5.

8. Наблюдается ли отклонение от закона Бэра и с чем это может быть связано?

Вопросы к работе № 15: «Определение константы диссоциации одноцветного индикатора».

1. Какие приборы используются при фотоколориметрических измерениях и чем они принципиально отличаются от спектрофотометров? Какие современные фотоколориметры используют для измерения светопоглощения?

2. Опишите принципиальное устройство Вашего колориметра.

3. В какой области спектра следует проводить измерения для того, чтобы с наибольшей точностью и чувствительностью определить количество вещества в растворе? Как это выполняется на ФЭКе?

4. При какой оптической плотности раствора (Д) достигается минимальная относительная ошибка измерений и какова её величина? Показать это расчетом.

5. В каких оптимальных пределах величины оптической плотности следует производить измерения с тем, чтобы ошибка фотометрических измерений не превышала удвоенной минимальной ошибки?

6. Какие операции следует произвести для достижения требований пункта 5 (выбор кюветы и концентрации раствора)?

7. Что такое индикатор и какие группы индикаторов Вам известны?

8. Что собой представляют кислотно-основные индикаторы? Особенности одно- и двухцветных индикаторов.

9. Что называют «зоной перехода» индикатора и но какому закону происходит измерение окраски в этом интервале рН? Улавливает ли глаз это изменение?

10. Что называют «точкой перехода» и чему она равна?

11. Почему для определения окрашенной формы одноцветного индикатора (какой формы в Вашем случае?) можно использовать колориметрию?

12. Как определяется степень диссоциации индикатора в Вашем случае? Изложите последовательность операций и метод расчета.

Вопросы к работе № 17: "Спектрофотометрическое исследование структуры аквакомплексов переходных металлов"

1. Какие приборы используются при спектрофотометрических измерениях и чем они принципиально отличаются от фотоколориметров? Какие типы спектрофотометров Вам известны? Какая оптика в них применяется и какие фотоэлементы используются?

2. Опишите принципиальное устройство спектрофотометра использованного Вами.

3. В какой области спектра следует проводить измерения для того, чтобы с наибольшей точностью и чувствительностью определить количество вещества в растворе? Как это выполняется на спектрофотометре?

4. При какой оптической плотности раствора (Д) достигается минимальная относительная ошибка измерений и какова ее величина? Показать расчетом.

5. В каких оптимальных пределах оптической плотности следует проводить измерения с тем, чтобы ошибка фотометрических измерений не превышала удвоенной минимальной ошибки?

6. Какие операции следует провести для достижения требований пункта 5 (выбор кювет и концентрации раствора)?

7. Можно ли путем исследования формы и числа полос поглощения при различных длинах волн облучающего света сделать вывод о строении сольватной оболочки переходных металлов в растворе?

8. Что происходит при поглощении ионами двухвалентной меди и трехвалентного хрома определенных квантов света?

9. Покажите схематически расщепление термов ионов меди и хрома в водных растворах при поглощении квантов света в видимой и ближней инфракрасной области спектра (450-1100 нм)

10. Какой энергетический уровень (терм) расщепляется? В каких случаях сольватная оболочка имеет форму октаэдра, а в каком форму тетрагональной пирамиды? Как в этих случаях выглядят формы полос поглощения?

11. Как производится графический анализ для определения, является ли полоса поглощения единичной или суммарной двух кривых поглощения?

12. Что называется силой осциллятора, как она рассчитывается и что характеризует?

13. Какова форма Вашего аквакомплекса?

Дата добавления: 2015-11-04