Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (СГУПС)

дисциплина Б.2.5 «Химия»

кафедра «Химия»

методические рекомендации и перечень заданий для выполнения расчетно-графической работы по теме

«Растворы»

Специальность280700 «Техносферная безопасность»

Разработчик:

доцент Е.И. Никитина

(занимаемая должность) (подпись) (инициалы, фамилия)

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «____» _________20___г. Протокол № _____

Заведующий кафедрой «Химия», профессор ( С.А. Шахов )

Г. Новосибирск – 2013 г.

Выписка из рабочей программы

учебной дисциплины Б.2.5 «химия»

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 280700 «ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

Расчетно-графическая работа (РГР)

Самостоятельная учебная работа (РГР) выполняется студентами по темам раздела «Растворы» по индивидуальным вариантам. Перечень вариантов РГР определяется и утверждается кафедрой. Номер варианта РГР для каждого студента определяется преподавателем. Результатом работы является отчет в виде комплексного текстового документа.

Общие положения и основные правила выполнения и защиты РГР по химии

Цель выполнения РГР – углубление знаний студентов по химии, развитие навыков решения прикладных задач.

Задачи РГР: закрепление теоретического материала по разделу «Растворы»; приобретение практических навыков решения прикладных задач; установление связей теоретического материала химии с ее прикладными задачами; приобретение навыков работы с научными, нормативными и справочными источниками; развитие творческих способностей студента.

Требования к структуре и оформлению РГР.Рекомендуемый объем пояснительной записки РГР – 10-15 листов. Отчет по расчетно-графической работе должен включать: титульный лист (см. Приложение 1), задание, оглавление, разделы (подразделы) основной части, список использованных источников, приложения (при необходимости), лист для рецензии преподавателя.

Оформление текстовой части должно соответствовать требованиям СТО СГУПС по оформлению курсовых и дипломных проектов (работ) для данного направления (специальности).

Выполненная РГР сдается на проверку в брошюрованном виде.

При сдаче на проверку РГР на титульном листе указываются фамилия исполнителя (с его подписью) и дата предоставления работы.

Порядок проведения защиты и критерии оценки РГР.

Результат предварительной оценки работы отражается на титульном листе в форме вывода: «К защите» или «Не допускается к защите». Замечания преподавателя указываются в рецензии. Срок предварительной оценки не должен превышать четырех рабочих дней.

К защите допускаются работы с наличием исправлений или ответа на указанные замечания. Если РГР не допускается к защите, она должна быть переработана студентом в соответствии с замечаниями и вновь представлена руководителю вместе с первым вариантом.

Защита РГР осуществляется в виде итогового собеседования с руководителем. При защите РГР учитываются:

- правильность решения задачи;

- самостоятельность и творческий подход к теме;

- логика аргументации и стройность изложения представленного материала;

- качество выполнения текстового материала;

- полнота, правильность и аргументированность ответов при защите работы;

- своевременность представления работы.

Руководитель на титульном листе делает запись «Зачтено» в случае успешной защиты студентом РГР или «Не зачтено» при неудовлетворительной защите. В обоих случаях указывается дата и ставится подпись преподавателя.

Повторная защита РГР разрешается не ранее, чем через сутки. Если студент три раза получает неудовлетворительную оценку по результатам защиты, то ему выдается новое задание.

При наличии незащищенной РГР, студент не допускается к сдаче зачета по химии.

Задание для выполнения расчетно-графической работы

Тема: «РАСтворы».

____________________________________ _________________ __________

(Ф.И.О. студента) (номер учебной группы) (№ варианта)

Таблица 1. Варианты расчетно-графической работы

Номер варианта	Вещество	Концентрация вещества, моль/л
				1а	2а	3а	4а
	CsOH	H₂C₂O₄	SrSO₄	Na₂SO₃	0,002	0,01	510^-5	0,03
	HBr	HOBr	Agl	Na₃BO₃	0,002	0,04	510^-5	0,02
	Sr(OH)₂	H₃BO₃	MnS	K₂S	0,003	0,002	510^-5	0,04
	RbOH	CH₃COOH	PbI₂	Pb(NO₃)₂	0,004	0,08	510^-5	0,06
	Ca(OH)₂	HCOOH	PbCl₂	Al₂(SO₄)₃	0,001	0,06	510^-6	0,02
	H₂SO₄	NH₄OH	BaCrO₄	NaNO₂	0,008	0,08	510^-6	0,03
	LiOH	H₃PO₄	Ca₃(PO₄)₂	HCOOLi	0,005	0,02	510^-6	0,009
	HI	H₂SO₃	CaCO₃	Na₂SiO₃	0,003	0,01	510^-6	0,07
	Ba(OH)₂	HCN	CaSO₄	K₂SO₃	0,008	0,005	510^-3	0,08
	HClO₄	NH₄OH	MgCO₃	(NH₄)SO₄	0,005	0,07	510^-3	0,05
	HCl	H₂Se	Ag₂SO₄	Na₂CO₃	0,002	0,002	510^-3	0,04
	NaOH	H₂SiO₃	BaSO₄	FeCl₂	0,004	0,008	110^-5	0,03
	KOH	HNO₂	Ag₂CrO₄	Ba(NO₂)₂	0,006	0,02	110^-6	0,05
	HNO₃	HAlO₂	FeS	KNO₂	0,002	0,007	110^-5	0,02
	HClO₄	HOCl	NiS	Ca(NO₂)₂	0,03	0,009	110^-6	0,02
	LiOH	H₂CO₃	Ag₃PO₄	Na₂S	0,04	0,02	110^-6	0,03
	Sr(OH)₂	H₂SeO₃	ZnS	AlCl₃	0,005	0,007	110^-6	0,04
	HI	HF	CaF₂	K₂CO₃	0,03	0,04	110^-5	0,05
	KOH	H₂S	BaCO₃	NH₄Cl	0,07	0,01	110^-6	0,06
	Ba(OH)₂	H₃PO₄	PbSO₄	CrCl₃	0,007	0,06	110^-4	0,08
	CsOH	H₂SO₃	Ag₂SO₄	ZnCl₂	0,005	0,06	110^-4	0,03
	Ca(OH)₂	HCN	Ag₂S	NiSO₄	0,002	0,006	110^-4	0,09
	H₂SO₄	HAlO₂	CdS	NaCl	0,006	0,008	210^-4	0,08
	HBr	HNO₂	PbCO₃	Al₂(SO₄)₃	0,02	0,07	210^-4	0,05
	RbOH	HF	AgCl	(NH₄)₂SO₄	0,007	0,02	210^-4	0,009
	NaOH	HOCl	SrSO₄	Na₂SO₃	0,009	0,007	210^-3	0,005
	LiOH	H₃BO₃	AgI	CuSO₄	0,006	0,02	710^-3	0,09
	HCl	H₂TeO₃	Ca₃(PO₄)₂	K₂Se	0,002	0,003	710^-3	0,008
	HClO₄	H₂Te	AgBr	Na₂Te	0,007	0,006	410^-4	0,06
	HNO₃	NH₄OH	PbCl₂	KCN	0,04	0,009	510^-4	0,07

1. Из четырех веществ вашего варианта (столбцы 1-4) выберите сильные и слабые электролиты и составьте уравнение диссоциации их в водном растворе.

2. В столбце 1а даны значения молярных концентраций для растворов электролитов из столбца 1. Зная молярную концентрацию своего раствора, определите молярную концентрацию эквивалента, массовую долю, мольную (молярную) долю воды и растворенного вещества, моляльную концентрацию и титр раствора, если его плотность равна 1, 035г/см³.

3. Рассчитайте рН растворов электролитов из столбцов 1 и 2 для соответствующих концентраций, данных в столбцах 1а и 2а. Для раствора сильного электролита определите ионную силу раствора и активность катионов и анионов. Для раствора слабого электролита рассчитайте степень диссоциации по строгой и приближенной формулам Оствальда и сделайте вывод по полученным значениям. Напишите выражение для констант диссоциации слабого электролита по всем возможным ступеням.

4. В столбце 3 приведены малорастворимые электролиты. Напишите выражение для ПР малорастворимого электролита вашего варианта. Определите, можно ли приготовить раствор этого электролита молярной концентрации, указанной в столбце 3а. Вычислите, в каком объеме воды можно растворить 0,5 г данного малорастворимого вещества.

5. Напишите уравнение гидролиза соли, данной в столбце 4, по всем возможным ступеням и выражение для констант гидролиза по всем ступеням. Вычислите значения этих констант гидролиза.

6. Рассчитайте рН раствора соли из столбца 4, для концентрации, указанной в столбце 4а, учитывая только 1-ю ступень гидролиза. Укажите реакцию среды раствора. Определите, как будет изменяться рН раствора при нагревании и почему?

П р и м е ч а н и я:

Необходимые справочные данные приведены в табл. 2-5.

_______________________ __ до 15.05.2013__________ _до 25.05.2013_______

(дата выдачи задания) (срок сдачи на проверку) (срок защиты РГР)

Рекомендуемая литература

1. Н.Л. Глинка. Общая химия. – М.: КНОРУС, 2009.

2. Н.В. Коровин. Общая химия. – М.: Высшая школа, 2010.

3. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие/ Под. ред. Н.В. Коровина. – М.: Высшая школа, 2004.

4. Н.Л. Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. М.: «Интеграл-пресс», 2006.

5. И.А. Паули. Свойства растворов: Метод. указ. к практическим занятиям. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2004.

Таблица 2. Произведения растворимости труднорастворимых в воде

соединений (при 298 К)

Вещество	ПР	Вещество	ПР
AgCl	1,610^-10	Fe₂S	1,010^-88
Ag₂CrO₄	1,110^-12	MnS	2,010^-15
AgI	9,710^-17	SrSO₄	3,210^-7
Ag₂SO₄	7,710^-5	NiS^*	1,110^-27
AgBr	4,410^-13	PbCl₂	2,1210^-5
Ag₂S	1,610^-49	PbCO₃	1,010^-13
Ag₃PO₄	1,310^-20	PbI₂	9,810^-9
Ca(OH)₂	6,010^-6	PbSO₄	1,610^-8
BaCrO₄	2,310^-10	PbS	3,610^-29
BaCO₃	8,110^-9	ZnS	7,410^-27
BaSO₄	1,0810^-10	HgS*	4,010^-58
MgCO₃	1,010^-5	AgOH	1,9310^-8
CaCO₃	4,810^-9	Al(OH)₃	5,110^-33
CaSO₄	6,110^-5	Cr(OH)₃	6,710^-31
CaF₂	4,010^-11	Fe(OH)₃	3,810^-38
CdS	1,210^-28	Mg(OH)₂	5,510^-12
CuS	4,010^-38	Ni(OH)₂	1,610^-14
FeS	3,710^-19	Cu(OH)₂	5,010^-19
Pb(OH)₂	1,010^-15	Ca₃(PO₄)₂	1,010^-25
Zn(OH)₂	1,310^-17

ПР определены при 293 К.

Таблица 3. Константы диссоциации некоторых слабых электролитов в водных

растворах (при 298 К)

Электролит

К_Д

Электролит

К_Д


Азотистая кислота HNO₂	4,610^-4	Циановодородная кислота HCN	7,910^-2
Алюминиевая кислота НAlO₂	6,010^-13	Щавелевая кислота Н₂С₂О₄	K₁ = 5,410^-2 K₂ = 5,410^-5
Борная кислота H₃BO₃	K₁ = 5,810^-10 K₂ =1,810^-13 K₃ = 1,610^-14	Аммония гидроксид NH₄OH	1,810^-5
Бромноватистая кислота НОBr	2,110^-9	Вода	1,810^-¹⁶
Кремниевая кислота Н₂SiO₃	K₁ = 2,210^-10 K₂ = 1,610^-12	Алюминия гидроксид Аl(ОН)₃	K₃ = 1,3810^-⁹
Муравьиная кислота НСООН	1,810^-4	Железа (II) гидроксид Fe(OH)₂	K₂ =1,310^-⁴
Селеноводородная кислота Н₂Se	K₁ = 1,710^-4 K₂ = 1,010^-11	Железа (III) гидроксид Fe(OH)₃	K₂ =1,8210^-11 K₃ = 1,3510^-12
Сернистая кислота H₂SO₃	K₁ = 1,710^-2 K₂ = 6,310^-8	Меди гидроксид Cu(OH)₂	K₂ =3,410^-7
Сероводородная кислота Н₂S	K₁ = 1,110^-7 K₂ = 1,010^-14	Никеля гидроксид Ni(OH)₂	K₂ =2,510^-5
Теллуристая кислота H₂TeО₃	K₁ = 3,010^-3 K₂ = 2,010^-8	Серебра гидроксид AgOH	1,110^-4
Теллуроводородная кислота H₂Te	K₁ = 1,010^-3 K₂ = 1,010^-11	Свинца гидроксид Pb(OH)₂	K₁ = 9,610^-4 K₂ = 3,010^-⁸
Угольная кислота Н₂СО₃	K₁ = 4,510^-7 K₂ = 4,810^-11	Хрома гидроксид Cr(OH)₃	K₃ = 1,010^-10
Уксусная кислота СН₃СООН	1,810^-5	Цинка гидроксид Zn(OH)₂	K₁ = 4,410^-⁵ K₂ = 1,510^-⁹
Хлорноватистая кислота НОСl	5,010^-8	Кадмия гидроксид Cd(OH)₂^*	K₂ = 5,010^-³
Фосфорная кислота H₃PO₄	K₁ = 7,510^-3 K₂ = 6,310^-8 К₃ = 1,310^-12	Марганца гидроксид Mn(OH)₂^*	K₂ = 5,010^-⁴
Фтороводородная кислота HF	6,610^-4

КД определены при 303 К

Таблица 4. Коэффициенты активности ионов в водных растворах (при 298 К)

Ионная сила раствора I	Заряд иона z
±1	±2	±3
0,001	0,98	0,78	0,73
0,002	0,97	0,74	0,66
0,005	0,95	0,66	0,55
0,01	0,92	0,60	0,47
0,02	0,90	0,53	0,37
0,05	0,84	0,50	0,21
0,07	0,83	0,36	0,25
0,1	0,81	0,30	0,21
0,2	0,80	0,41	0,14
0,3	0,81	0,42	0,14
0,4	0,82	0,45	0,17
0,5	0,84	0,50	0,21

Таблица 5. Сильные и слабые электролиты*

Сильные	Слабые
1. Все растворимые соли, кроме CdI₂; HgCl₂; Hg(CN)₂; Fe(CNS)₃	1. Все труднорастворимые соли
2. Неорганические кислоты: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₃, HClO₄, H₂CrO₄, H₂Cr₂O₇, HMnO₄	2. Неорганические кислоты: H₂S, HCN, HF, HNO₂, H₂SO₃, H₃PO₄, HClO, HClO₂, H₂ZnO₂, H₂CO₃, HCrO₂, H₂SiO₃, H₃BO₃, H₃PO₃, H₃AsO₄, H₃SbO₃
3. Щелочи: LiOH,NaOh, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂, Ra(OH)₂	3. Все нерастворимые гидроксиды, а также NH₄OH, H₂O
4. Все органические кислоты: HCOOH, CH₃COOH и др.

* Cледует помнить, что такое деление на сильные и слабые электролиты условно, так как степень диссоциации слабых электролитов зависит от концентрации раствора и возрастает с разбавлением раствора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (СГУПС)

дисциплина «Химия»

кафедра «Химия»