Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Ясинецкий В.В. Теоретические основы химии. Курс лекций. Том 1 - файл ???-1.doc


Ясинецкий В.В. Теоретические основы химии. Курс лекций. Том 1
скачать (326.8 kb.)

Доступные файлы (1):

???-1.doc1231kb.14.01.2010 14:19скачать

Загрузка...

???-1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9
Реклама MarketGid:
Загрузка...


Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования

«МОГИЛЁВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»

В. В. Ясинецкий
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
Курс лекций для студентов химико-технологических специальностей
Часть I «Строение вещества. Общие закономерности протекания химических реакций. Растворы»

МОГИЛЁВ 2006

УДК 541

ББК 24.1


Рассмотрен и рекомендован к изданию на заседании

кафедры химии.

Протокол № 7 от 21 декабря 2005 г.

Составитель

В. В. Ясинецкий
Рецензенты:

кандидат химических наук, доцент УО БГПУ

А. С. Тихонов

кандидат химических наук, доцент УО МГУП

Н. И. Сухарева

Ясинецкий В. В.

Теоретические основы химии: Курс лекций для студентов химико-технологических специальностей. Часть I. – Могилев: УО МГУП, 2006. – 87 с.
ISBN

УДК 541

ББК 24.1

 УО «Могилевский государственный

ISBN университет продовольствия», 2006

Содержание
1 Введение 3

2 Основные химические понятия. Количество вещества

в химических и инженерных расчетах. Концентрация

растворов…… …4

  1. Строение атома. Периодический закон и таблица

элементов Д.И.Менделеева. ……… …………… ….19

  1. Химическая связь……………… ……….…………...30

  2. Общие закономерности протекания химических реакций… ….47

  3. Общие свойства растворов. 73

  4. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация.

Буферные растворы……………………………… 76


Введение

Курс «Теоретические основы химии» относится к циклу общенаучных и общепрофессиональных дисциплин, обеспечивающих фундаментальную подготовку по современной химической технологии.

Целью преподавания “Теоретических основ химии” является приобретение студентами знаний, навыков и умений, необходимых для изучения последующих химических дисциплин: неорганической, органической, аналитической, физической и коллоидной химии, а также применение их при изучении специальных дисциплин по технологии отрасли.
1 Количество вещества в химических и инженерных расчетах. Концентрация растворов
Большинство химических, биохимических реакций протекают в растворах, поэтому тема «Концентрация растворов» относится к важнейшим в курсе химии. Без знаний и определенных навыков по этой теме невозможно приготовить растворы для проведения заданного эксперимента, контролировать протекание как отдельной реакции, так и технологического процесса в целом, т. к. различными методами анализа (и чисто химическими, и инструментальными) чаще всего определяются концентрации веществ.

Основные понятия и определения


Растворами называют гомогенные многокомпонентные системы (жидкие, газообразные, твердые), в которых соотношение между компонентами может меняться в широких пределах.

Один из компонентов раствора называют растворителем – чаще это то вещество, которое при образовании раствора не меняет своего агрегатного состояния (если таких веществ несколько, то за растворитель обычно принимают тот компонент, которого больше).

Соотношение компонентов в растворе можно показать различными способами. В зависимости от того, в каких единицах показано это соотношение, различают: массовую (мольную, объемную) долю растворенного вещества, титр, молярность, моляльность, нормальность раствора и др.

Прежде чем приступать к решению задач на тему «Концентрация растворов», следует помнить, что необходимое количество твердого вещества обычно взвешивают. Единицы измерения массы: грамм (г), килограмм (кг), тонна (т) и др.; в международной системе (СИ) – кг. Соотношение размерностей: 1т = 103 кг = 106 г. Жидкие или газообразные вещества обычно не взвешивают, а берут необходимый их объем. Единицы измерения объема: миллилитр (мл или см3), литр (л , или дм3), кубометр (м3). Соотношение размерностей: 1м3 = 103 л (дм3) = 106 мл (см3). За единицу объема в СИ принят м3. Соотношение между объемом и массой определяется плотностью = m(X)/V(X). Плотность в СИ измеряется в кг/м3; на практике используются и другие размерности (г/мл, кг/л, т/м3 и др.). Следует иметь в виду, что выражение плотности в г/мл, кг/л или т/м3 дает одну и ту же величину, но для перевода в СИ (кг/м3) ее необходимо умножить на 1000.Так, плотность воды (н.у.) равна 1г/мл = 1 кг/л = 1т/м3 или 1000 кг/м3.

Моль (химическое количество вещества) – одна из основных единиц СИ – это количество вещества, содержащее столько формульных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов или др. частиц), сколько содержится атомов в нуклиде 12С массой 0,0012 кг. Масса 1моль вещества (Х) называется молярной массой, обозначается М(Х) и в соответствии с определением выражается в г/моль. Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе. Например, М(Na) = 23 г/моль, М(O2) = 32 г/моль, M(CaSO3) = 100 г/моль, M(SO32–) = 60 г/ моль и т.д.

Масса и химическое количество какого-либо вещества, n(Х), связаны молярной массой этого вещества, M(X): m(X) = n(X)M(X)

Объем газообразного вещества V(Х) и его химическое количество связаны молярным объемом VM: V(X) = n(X)ЧVm

Плотность газов, состоящих из неполярных или малополярных молекул (H2, O2, N2, CO, CO2 и др.), с точностью, достаточной для технических расчетов, можно определить с помощью молярного объема и молярной массы: (X) = M(X)/Vm.

При решении учебных задач обычно предполагается, что при нормальных условиях Vm = 22,4 дм3/моль (или л/моль).
Способы выражения соотношения компонентов в растворе

Массовая доля растворенного вещества показывает соотношение массы растворенного вещества и массы раствора; это безразмерная физическая величина, выражают ее в долях единицы или в процентах (%):

w(X) = m(X)/mр–ра (1а) или

w(X)% = w(X)100% = m(X)Ч100%/mр-ра (1б)

где m(X) – масса растворенного вещества, mр–ра – масса раствора.

Например, в растворе КОН с массовой долей растворенного вещества

w(КОН) = 0,2 (или 20%) соотношение масс КОН и раствора m(KOH)/mр–ра = 0,2 (или, другими словами, в 100 граммах такого раствора содержится 20 г KOH).

Обратите внимание, что массовая доля – относительная величина, поэтому в уравнениях (1) масса, как раствора, так и отдельных его компонентов, может выражаться в любых, но одинаковых единицах измерения (г, кг, т).
Коэффициент растворимости. Растворимость – Эти характеристики часто приводят в справочной (особенно технической) литературе:

коэффициент растворимости (ks) показывает соотношение масс растворенного вещества и растворителя:

ks = m(X)/mрля (2)

растворимость вещества (s) показывает максимальную массу вещества, которую можно растворить в 100 г растворителя:

s = (m(X)/mрляЧ100 (3)

Концентрация количества вещества (или молярная концентрация растворенного вещества или молярность раствора).

Молярность раствора, c(X), показывает, какое количество растворенного вещества (моль) содержится в 1 литре (дм3) раствора; она равна отношению химического количества растворенного вещества, n(X), к объему раствора Vр–ра:

c(X) = n(X)/Vрра, моль/дм3, моль/л или М (4)

Например, c(H2SO4) = 2моль/дм3 или 2 моль/л или 2М означает, что в одном дм3 (1 литре) такого раствора содержится 2 моля серной кислоты.

Формулы (1 – 4) являются базовыми и в зависимости от условия конкретной задачи могут преобразовываться в другие уравнения, более удобные для использования вычислительной техники (см. примеры ниже).
Пересчет массовой доли растворенного вещества в молярность раствора (и наоборот)

Для пересчета массовой доли растворенного вещества в молярность необходимо в уравнениях (I) массу растворенного вещества выразить через его количество (моль), а массу раствора – через его объем (л):

m(X)=n(X)ЧM(X) и mр-ра = Vр-раЧр-ра, тогда из (1) получим:

w(X) = n(Х) M(X)/ Vр–раЧ р–ра = c(X)Ч M(X)/Vр–раЧ р–ра;

в этом уравнении необходимо учесть соответствие единиц измерения плотности (г/мл, кг/л) и молярной массы (г/моль), и тогда получим окончательное уравнение:

w(X) = c(X)ЧM(X)/1000 (5а)

w(X)% = c(X)ЧM(X)/10 (5б)
Пример 1. Рассчитать молярность раствора серной кислоты с массовой долей растворенного вещества, w(H2SO4) = 0,96 и плотностью 1,84 г/мл.

Решение:

1 способ: w(H2SO4) = m(H2SO4)/mр–ра, c(H2SO4) = n(H2SO4)/Vр–ра;

а) рассчитаем массу раствора объемом 1л: mр–ра = Vр–ра 11,84 = 1,84 кг = 1840 г;

б) рассчитаем массу растворенного вещества: из w(H2SO4) = m(H2SO4)/mр–ра

найдем m(H2SO4) = w(H2SO4)mрра = 0,961840 = 1766 г;

в) рассчитаем количество растворенного вещества, моль и, соответственно, молярность раствора:

n(H2SO4) = моль; поскольку это количество содержится в 1л раствора, то его молярность c(H2SO4) = 18 моль/л.

Ответ: c(H2SO4) = 18 моль/л или 18М
2 способ:

Выведем уравнение для пересчета w(H2SO4) в c(H2SO4):

c(H2SO4) = w(H2SO4) Ч1000 /M(H2SO4) = 0,96Ч1000Ч1,84/98 =

= 18 моль/л (или 18 М)

Пример 1. Рассчитать массовую долю серной кислоты, w(H2SO4), в 2М растворе H2SO4 с плотностью 1,12 г/мл.

Решение.

1 способ: c(H2SO4) = n(H2SO4)/Vр–ра; w(H2SO4) = m(H2SO4)/mр–ра,

а) рассчитаем массу 1л раствора: m р–ра = Vр–ра Чр–ра = 1Ч1,12 = 1,12 кг = 1120 г

б) из c(H2SO4) = n/Vр–ра рассчитаем количество (моль), а затем массу растворенного вещества в 1 л 2М раствора: в 1л содержится 2 моль H2SO4 (равно молярности раствора, по определению); тогда m(H2SO4) = 98Ч2 = 196 г

в) рассчитаем массовую долю H2SO4 в растворе:

w(H2SO4) = m/mрра) = 196/1120 = 0,175 (17,5%)

Ответ: w(H2SO4) = 0,175 или 17,5%
2 способ:

Выведем уравнение для пересчета c(H2SO4) в w(H2SO4):

w(H2SO4) = c(H2SO4) M(H2SO4) /1000 = 2Ч98/1000Ч1,12 = 0,175
В дальнейшем, при решении задач, имейте ввиду, что при смешивании индивидуальных веществ или их растворов объем полученного раствора, как правило, не равен сумме объемов исходных копонентов. Чем сильнее меняется химическая природа веществ при растворении, или чем больше различаются по концентрации (плотности) смешиваемые компоненты, тем больше отличается объем полученного раствора от суммы объемов исходных компонентов или растворов (чаще он меньше этой суммы). Складываются массы компонентов, а объем полученного раствора рассчитывается с учетом его плотности.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9



Скачать файл (326.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации