Для обучающихся 1 курса всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения

ШМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт промышленных технологий и инжиниринга

Кафедра «Общая и физическая химия»

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Часть 1

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для лабораторных занятий

по дисциплинам «Химия», «Общая и неорганическая химия»,

«Неорганическая химия»

Для обучающихся 1 курса всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения

Составители:

Г. К. Севастьянова,

кандидат химических наук, доцент

Т. М. Карнаухова,

кандидат химических наук, доцент

Тюмень

ТИУ

Растворы электролитов. часть 1: методические указания для лабораторных занятий / сост. Г.К.Севастьянова, Т.М.Карнаухова; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2016. – 28 с.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры общей и физической химии

« 23» марта 2015 года, протокол № 7.

Аннотация

Методические указания для лабораторных занятий предназначены для обучающихся 1 курса всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения.

Лабораторные работы в объеме определенного курса способствуют усвоению, закреплению пройденного материала и проверке знаний. Методические указания направлены на формирование у студентов практических навыков проведения химических опытов, статистической обработки экспериментальных данных и оценки результатов эксперимента.

Введение

Изучение учебных дисциплин «Химия», «Общая и неорганическая химия», «Неорганическая химия» при подготовке бакалавров, специалистов имеет следующую цель:

формирование у студента химического мышления, которое необходимо при решении многообразных производственных проблем, связанных как с вопросами оптимальности технологических процессов, надежности работы технологических систем и оборудования, так и с вопросами охраны окружающей среды.

В результате изучения дисциплины, при выполнении лабораторных работ в соответствии с Госстандартом, ФГОС студенты должны:

Знать:

- теоретические основы химии, как науки о веществах и законах их превращений;

- основные классы неорганических веществ, их свойства и области применения;

- основные закономерности протекания химических реакций;

- особенности протекания химических реакций в различных фазах, в частности в растворах;

Уметь:

- использовать и применять теоретические основы на практике;

- решать конкретные практические задачи;

- разбираться и самостоятельно ориентироваться в химических вопросах, возникающих в дальнейшей работе;

Владеть:

- культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

- методами планирования и проведения измерительных экспериментов, выбора и использования методов обработки экспериментальных данных и оценки результатов эксперимента;

- практическими навыками проведения экспериментов и статистической обработки экспериментальных данных;

- методами оценки погрешностей при проведении экспериментов;

- навыками выполнения химических лабораторных операций.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- уметь использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

- владеть основами методов исследования, анализа, диагностики и моделирования свойств веществ, физико-химических процессов в них и в технологиях получения, некоторыми навыками их использования в исследованиях и расчетах;

- владеть навыками сбора данных, изучения, анализа и обобщения научно-технической информации по тематике исследования, сопоставление полученных результатов с известными литературными или практическими данными.

Знания по дисциплинам Химия», «Общая и неорганическая химия», «Неорганическая химия» необходимы студентам для усвоения знаний по органической химии, физико-химическим методам анализа, физической химии, коллоидной химии, электрохимии и защите от коррозии, общей химической технологии, безопасности жизнедеятельности.

Настоящие методические указания составлены в соответствии с программой курса по дисциплинам «Общая и неорганическая химия», «Химия», «Неорганическая химия» для студентов всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения. Предлагаемая система методических указаний направлена на формирование у студентов навыков самостоятельной работы с учебной литературой, умений отвечать на поставленные вопросы, структурировать изученное, решать качественные и количественные задачи.

Методические указания содержат программный материал и перечень лабораторных работ для проведения текущего контроля знаний студентов по темам:

- Способы выражения концентрации растворов.

- Растворы электролитов. Обменные реакции в растворах электролитов.

- Гетерогенное равновесие в растворах малорастворимых сильных электролитов.

Экспериментальная часть

Цель работы:

1) освоение методики приготовления раствора заданной концентрации методом разбавления;

2) определение концентрации приготовленного раствора по его плотности.

Пример расчета.

Какие объемы воды и 18%-ного (по массе) раствора NaClнужно взять для приготовления 100 мл 5%-ного (по массе) раствора NaCl.

Дано:	Решение:
w1 (NaCl) = 18% Vр-ра2= 100 мл w2 (NaCl) = 5%	1. Найдем массу 100 мл 5%-ного раствора NaCl. Для этого по табл. 1 определим плотность 5%-ного раствора: ρр-ра2 = 1,034 г/см3. mр-ра2= ρр-ра2 * Vр-ра2= 1,034 г/мл ∙ 100 мл = 103,4 г
2. Определим массу NaCl, содержащуюся в 103,4 г 5%-ного раствора. w2 (NaCl) = m2(NaCl)/ mр-ра2* 100%, следовательно, m2(NaCl) = mр-ра2* w2 (NaCl) / 100% = 103,4 г * 5% / 100%= = 5,17 г.
3. Найдем массу 18% раствора, содержащего 5,17 г NaCl. m1(NaCl) = m2(NaCl) = 5,17 г; w1 (NaCl) = m1(NaCl)/ mр-ра1* 100%, следовательно, mр-ра1= m1(NaCl) * 100% / w1 (NaCl) = = 5,17г*100 % / 18 % = 28,72 г.
Найти: Vр-ра1= ? V(Н2О) = ?	4. Рассчитаем объем 18% раствора, предварительно определив по табл. 1 плотность исходного раствора ρр-ра1=1,132 г/см3. Vр-ра1= mр-ра1/ ρр-ра1 = 28,72 г /1,132 г/мл ≈ 25,4 мл (расчет выполняем до второго знака после запятой и округляем до первого знака после запятой).
5. Найдем объем воды, необходимый для приготовления 100 мл 5% раствора NaCl. V(Н2О) = Vр-ра2- Vр-ра1= 100-25,4 ≈ 74,6 мл.
Ответ: для приготовления 100 мл 5% раствора NaClтребуется 25,4 мл 18% раствора NaClи 74,6 мл воды.

Таблица 1 – Плотность водного раствора хлорида натрия при 20°С

Концентрация, %
Плотность, г/см3	1,005	1,013	1,020	1,027	1,034	1,041	1,049	1,056	1,063	1,071	1,086	1,101	1,116	1,132

Перечень вариантов лабораторной работы

№ варианта	Концентрация хлорида натрия, %	Контрольные вопросы
В исходном растворе, w1	заданная,w2	Для специальностей химического профиля	Для специальностей нехимического профиля

Контрольные вопросы и задачи

1. Сколько граммов хлорида аммония необходимо для приготовления 0,2 М раствора объемом 500 мл? Рассчитайте нормальность этого раствора.

2. Смешали 300 г 20 %-ного раствора и 500 г 40 %-ного раствора хлорида натрия. Чему равны массовая и мольная доли полученного раствора?

3. Какой объем 12 %-ного раствора гидроксида калия (r = 1,1 г/мл) можно приготовить из 2 л 44 %-ного раствора (r = 1,5 г/мл)? Рассчитайте нормальность и моляльность этого раствора.

4. Смешаны 800 мл 3 н раствора и 1,2 л 12 %-ного раствора гидроксида калия (r = 1,1 г/мл). Вычислите молярность и моляльность полученного раствора.

5. Сколько граммов 32 %-ного раствора азотной кислоты следует добавить к 600 г 80 %-ного раствора той же кислоты для получения 64 %-ного раствора?

6. К 1 л 25 % - ной азотной кислоты, плотность которой 1,173 г/см³, добавили 1 л воды. Вычислите массовую и мольную доли (%) азотной кислоты в полученном растворе.

7. Рассчитайте массовую долю растворенного вещества и молярную концентрацию эквивалента в 3 М растворе сернистой кислоты (r = 1,15 г/мл).

8. Рассчитайте молярность и нормальность раствора с массовой долей серной кислоты 20% (ρ = 1,15 г/мл).

9. В воде объемом 450 мл растворили 50 г гидроксида натрия. Плотность полученного раствора ρ = 1,05 г/мл. Рассчитайте массовую долю (%), молярность и нормальность полученного раствора.

10. Рассчитайте массовую долю растворенного вещества и молярную концентрацию эквивалента в 0,1 М растворе фосфата натрия (r = 1,01 г/мл).

11. Рассчитайте молярную концентрацию 0,6 н раствора нитрата бария.

12. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, содержащего в 1 л 0,6 моль эквивалента нитрата меди (II).

Экспериментальная часть

Цель работы: изучение взаимодействий в растворах электролитов.

Экспериментальная часть

Цель работы:

-изучение условий образования и растворения осадков малорастворимых сильных электролитов.

Опыт № 1. Образование одним и тем же ионом нескольких малорастворимых соединений

Налейте в две пробирки по 2-3 капли раствора нитрата свинца (II), после чего добавьте в одну из них 3-4 капли раствора иодида калия, в другую - столько же хромата калия.

Отметьте цвет образовавшихся малорастворимых соединений.

Напишите краткие ионно-молекулярные уравнения реакций.

Вычислите в каждом отдельном случае концентрацию ионов свинца Рb²⁺, соответствующую состоянию равновесия насыщенного раствора, исходя из значений ПР малорастворимых соединений: ПР(PbI₂) = 1,1*10^-9; ПР(PbCrO₄) = 1,8*10^-14.

В каком случае в растворе остается наименьшая концентрация ионов свинца?

Сделайте вывод об условии образования каждого из полученных малорастворимых сильных электролитов.

Литература

1. Коровин Н.В. Общая химия [Текст]: Учебник для студентов вузов, обучающихся по техническим направлениям и специальностям / Коровин Н.В. – М.: Высшая школа, 2007 – 558 с.

2. Ахметов Н.С.Общая и неорганическая химия [Текст]: учебник для студентов химико-технологических специальностей вузов / Н. С. Ахметов – М.: Высшая школа, 2009. – 743 с.

3. Коровин Н.В. Лабораторные работы по химии [Текст]: учебное пособие /Мингулина Э.И., Рыжкова Н.Г. – М.: Высшая школа, 2001. – 256 с.

4. Ахметов Н. С., Азизова М. К., Бадыгина Л. И. Лабораторные и семинарские занятия по неорганической химии [Текст]: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2003. – 368 с.

5. Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии [Текст]: учебное пособие для студентов вузов / Под ред. В. А. Рабиновича, Х. М. Рубиной. – М.: Интеграл-Пресс, 2007. - 240 с.

Оглавление

Введение. 3

Правила работы в химической лаборатории и техника безопасности. 4

РАБОТА № 4. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА ЗАДАННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ.. 6

Краткое теоретическое обоснование. 6

Экспериментальная часть. 9

Перечень вариантов лабораторной работы.. 10

Контрольные вопросы и задачи. 10

РАБОТА № 5 РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА.. 12

Краткое теоретическое обоснование. 12

Экспериментальная часть. 14

Рекомендации по оформлению отчета: 15

Перечень вариантов лабораторной работы.. 16

Контрольные вопросы и задачи. 16

РАБОТА № 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОГО РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ МАЛОРАСТВОРИМЫХ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.. 18

Краткое теоретическое обоснование. 18

Экспериментальная часть. 19

Перечень вариантов лабораторной работы.. 21

Контрольные вопросы и задачи. 21

Литература. 22

Приложение №1

Рекомендуемая форма оформления титульного листа отчета по лабораторной работе

Кафедра ОФХ

Лабораторная работа № 4

Тема: Приготовление раствора заданной концентрации

Цель работы:

1) освоение методики приготовления раствора заданной концентрации методом разбавления;

2) определение концентрации приготовленного раствора по его плотности.

Вариант 1

Выполнил: ФИО обучающегося, группа

Работа выполнена: (дата выполнения работы)

Для заметок

Для заметок

Для заметок

Учебное издание

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Часть 1

Методические указания для лабораторных работ

Составители:

Севастьянова Галина Константиновна,

Карнаухова Тамара Михайловна

В авторской редакции

Подписано в печать_________ Формат 60х901/16. Печ. л. 1,75

Тираж 100 экз. Заказ №

Библиотечно-издательский комплекс

федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего образования

«Тюменский индустриальный университет»

625000, Тюмень, ул. Володарского, 38

Типография библиотечно-издательского комплекса

625039, Тюмень, ул. Киевская, 52

ШМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт промышленных технологий и инжиниринга

Кафедра «Общая и физическая химия»

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Часть 1

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для лабораторных занятий

по дисциплинам «Химия», «Общая и неорганическая химия»,

«Неорганическая химия»

для обучающихся 1 курса всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения

Составители:

Г. К. Севастьянова,

кандидат химических наук, доцент

Т. М. Карнаухова,

кандидат химических наук, доцент

Тюмень

ТИУ

Растворы электролитов. часть 1: методические указания для лабораторных занятий / сост. Г.К.Севастьянова, Т.М.Карнаухова; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2016. – 28 с.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры общей и физической химии

« 23» марта 2015 года, протокол № 7.

Аннотация

Методические указания для лабораторных занятий предназначены для обучающихся 1 курса всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения.

Лабораторные работы в объеме определенного курса способствуют усвоению, закреплению пройденного материала и проверке знаний. Методические указания направлены на формирование у студентов практических навыков проведения химических опытов, статистической обработки экспериментальных данных и оценки результатов эксперимента.

Введение

Изучение учебных дисциплин «Химия», «Общая и неорганическая химия», «Неорганическая химия» при подготовке бакалавров, специалистов имеет следующую цель:

формирование у студента химического мышления, которое необходимо при решении многообразных производственных проблем, связанных как с вопросами оптимальности технологических процессов, надежности работы технологических систем и оборудования, так и с вопросами охраны окружающей среды.

В результате изучения дисциплины, при выполнении лабораторных работ в соответствии с Госстандартом, ФГОС студенты должны:

Знать:

- теоретические основы химии, как науки о веществах и законах их превращений;

- основные классы неорганических веществ, их свойства и области применения;

- основные закономерности протекания химических реакций;

- особенности протекания химических реакций в различных фазах, в частности в растворах;

Уметь:

- использовать и применять теоретические основы на практике;

- решать конкретные практические задачи;

- разбираться и самостоятельно ориентироваться в химических вопросах, возникающих в дальнейшей работе;

Владеть:

- культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

- методами планирования и проведения измерительных экспериментов, выбора и использования методов обработки экспериментальных данных и оценки результатов эксперимента;

- практическими навыками проведения экспериментов и статистической обработки экспериментальных данных;

- методами оценки погрешностей при проведении экспериментов;

- навыками выполнения химических лабораторных операций.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- уметь использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

- владеть основами методов исследования, анализа, диагностики и моделирования свойств веществ, физико-химических процессов в них и в технологиях получения, некоторыми навыками их использования в исследованиях и расчетах;

- владеть навыками сбора данных, изучения, анализа и обобщения научно-технической информации по тематике исследования, сопоставление полученных результатов с известными литературными или практическими данными.

Знания по дисциплинам Химия», «Общая и неорганическая химия», «Неорганическая химия» необходимы студентам для усвоения знаний по органической химии, физико-химическим методам анализа, физической химии, коллоидной химии, электрохимии и защите от коррозии, общей химической технологии, безопасности жизнедеятельности.

Настоящие методические указания составлены в соответствии с программой курса по дисциплинам «Общая и неорганическая химия», «Химия», «Неорганическая химия» для студентов всех специальностей, направлений и профилей очной и заочной форм обучения. Предлагаемая система методических указаний направлена на формирование у студентов навыков самостоятельной работы с учебной литературой, умений отвечать на поставленные вопросы, структурировать изученное, решать качественные и количественные задачи.

Методические указания содержат программный материал и перечень лабораторных работ для проведения текущего контроля знаний студентов по темам:

- Способы выражения концентрации растворов.

- Растворы электролитов. Обменные реакции в растворах электролитов.

- Гетерогенное равновесие в растворах малорастворимых сильных электролитов.