РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ Руководство по проведению практических занятий по дисциплине «Химия»
опыты и эксперименты по химии на тему

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ТОГБОУ СПО «ЖЕРДЕВСКИЙ КОЛЛЕДЖ САХАРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

Руководство по проведению практических занятий по дисциплине

«Химия»

Для студентов, обучающихся по специальности 19.02.04 Технология сахаристых продуктов

ЖЕРДЕВКА

2015

Рецензенты:

Насонова О.С. – преподаватель спецдисциплин Жердевского колледжа сахарной промышленности

Прокофьева Е.Ю. – главный технолог ОАО «Знаменский сахарный завод» - Филиал «Жердевский»

Печатается по решению методического совета ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности»

Белолипецкая Т.Н.

Руководство по проведению практических занятий по физической и коллоидной химии: учебное пособие / Т.Н. Белолипецкая  – Жердевка: Жердевский колледж сахарной промышленности 2015.

Изложен ход практических занятий по физической и коллоидной химии, дается вводный инструктаж, методические рекомендации для выполнения работ, справочная литература, вопросы к зачету.

Рабочая тетрадь предназначена для студентов колледжа 3-х курсов по специальности 19.02.04 Технология сахаристых продуктов.

ТОГБОУ СПО « ЖЕРДЕВСКИЙ КОЛЛЕДЖ САХАРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

 ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

« ХИМИЯ»

_____________________________________________________________

Ф.И.О. студента

______________________________________________________________

Группа                                                                        Специальность

______________________________________________________________

Вариант

Учебный год_______________

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Вводный инструктаж

Практические занятия:

                          1. Определение тепловых эффектов химических реакций.

                          2. Определение коллигативных характеристик растворов.

3. Расчетные задачи на определение скорости химических реакций.

Введение

Физическая химия – наука, объясняющая строение и химические превращения веществ на основе законов  физики. М.В.Ломоносов  писал: «Химик без  знания физики подобен человеку,  который всего искать должен ощупом. И  сие две  науки так  едины между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут».

Физическая химия является научным фундаментом химической технологии. Она позволит создавать вещества с  заданными  свойствами, получить особо чистые вещества, разрабатывать новые  источники энергии, решать проблемы очистки отходов различных  производств. Все большую роль играет физическая химия в развитии биологии и  биотехнологии. Охрана окружающей среды, освоение богатств Мирового океана, покорение космоса непосредственно связаны с решением ряда конкретных  физико-химических задач.

Физическая химия – количественная наука. Используя законы физической химии, можно получить количественные ответы на вопросы о том:

-  сколько может получиться продуктов реакции,
    -  какую часть тепловой энергии можно использовать для получения работы  с

   помощью тепловой машины,

- как используется энергия пищи  для совершения работы в живых организмах,

- как произвести  разделение смесей на индивидуальные вещества,

- под  действием какой силы происходит обмен веществ между биологической  

   клеткой и окружающей ее средой,

 - с какой скоростью можно провести реакцию при данной температуре,

 - как очистить металлы с  помощью электрического тока и многие другие вопросы.

Вводный инструктаж

Поскольку считается, что  физическая  химия – наука количественная, то и  без математических расчетов решить различные вопросы невозможно. Рабочая тетрадь должна  конкретизировать работу студента, сократить механическую работу  по записи данных. В рабочей тетради  три  практические  работы. Для выполнения первой практической работы  студенты должны усвоить  материал раздела «Химическая термодинамика», для выполнения второй работы – материал раздела «Фазовые равновесия. Растворы», для третьей  - «Химическая кинетика».

Прежде чем приступить  к выполнению работы, студенты должны ответить на  теоретические вопросы.

В процессе выполнения  студенты должны научиться пользоваться справочной литературой. После выполнения  работы студент должен ответить устно на контрольные вопросы.

Оценка за практическую работу складывается из оценки за решение задач, за ответ на теоретические вопросы и  собеседования студента и преподавателя, в процессе  выполнения работы.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

ТЕМА: Химическая термодинамика

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ    

ЭФФЕКТОВ                     ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Формирование умений по определению тепловых эффектов   химических реакций, по определению направления                                     самопроизвольного протекания процессов.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ: Студенты смогут рассчитывать    

тепловой эффект реакции, температуру, при которой процесс

протекает самопроизвольно.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: Калькулятор, рабочая тетрадь, учебник, таблицы термодинамических характеристик.

ЛИТЕРАТУРА: 1.Лукьянов А.Б. Физическая и коллоидная химия. – М: Химия,  

                            1988  с. 82 – 89.

                            2. Краткий справочник физико-химических величин /Под

                            редакцией  А.А. Равделя и А.М. Пономаревой –        

                            Ленинград.: Химия, 1983.с. 72 – 89.

                    Контрольные вопросы при допуске к занятию:

        1.    Какие реакции называют экзотермическими.

        2.    Какие реакции называют эндотермическими.

        3.    Определение стандартной энтальпии, энтропии, энергии Гиббса.

        4.   Как можно рассчитать энтальпию реакции, энтропию реакции, энергию

              Гиббса.

Методические рекомендации.

        Для решения первой задачи необходимо из справочных таблиц (2) выписать        значения ΔН образования для всех соединений. Для решения второй  задачи    необходимо   выписать из справочных таблиц (2) значения ΔН, S, ΔG.

Порядок выполнения работы

ЗАДАЧА 1. Определите тепловой эффект реакции

                  С2Н5ОН(ж) +О2(г)   →            СН3СООН(ж) + Н2О(ж)     

по стандартным энтальпиям образования. Какая это реакция  -  экзотермическая или эндотермическая?

_______Дано:__________⎢________________Решение:____________________________________________⎢____________________________________________________________________⎢____________________________________________________________________⎣____________________________________________________________________⎢______________________________________________

____________________________________________________________________Определить:___________

________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________                                                                        

Ответ:_______________________

ЗАДАЧА 2. По энергии Гиббса определите, протекает данная реакция самопроизвольно при стандартных условиях или нет.

                               С2Н2(г)  + СО2(г)   →       СО(г)  + Н2(г)

И если данная реакция не может протекать при стандартных условиях, определите температуру, выше которой реакция протекает самопроизвольно.

______Дано:____________⎢________________Решение:____________________________________________⎢____________________________________________________________________⎢____________________________________________________________________⎣____________________________________________________________________⎢_____________________________________________Определить______________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________                                                                        

Ответ:_______________________

Контрольные вопросы к защите практической работы.

1. Какие реакции протекают самопроизвольно -  экзотермические или

   эндотермические?

2. Как по энергии Гиббса, энтропии и  энтальпии определить направление  

    химического     процесса?

Дата                                                  Оценка                                      Подпись

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2

ТЕМА: Фазовые равновесия. Растворы.

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛЛИГАТИВНЫХ

                                                      ХАРАКТЕРИСТИК РАСТВОРОВ.                                             ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Формирование умений по решению расчетных задач на определение давления насыщенного пара над раствором, температуры кипения и замерзания растворов, осмотического давления.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ: Студенты смогут рассчитывать     давление насыщенного пара над раствором нелетучих соединений, осмотическое давление разбавленных растворов, температуру кипения и кристаллизации растворов неэлектролитов.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: Калькулятор, рабочая тетрадь, учебник,

таблицы  Д.И.Менделеева, таблицы криоскопических и эбулиоскопических постоянных.

ЛИТЕРАТУРА: 1.Лукьянов А.Б. Физическая и коллоидная химия. – М: Химия,  

                            1988 с.

                            2. Краткий справочник физико-химических величин /Под

                            редакцией  А.А.Равделя и А.М. Пономаревой – Ленинград.:

                            Химия, 1983.с.

                    Контрольные вопросы при допуске к занятию:

     1. Дать определение осмоса. Осмотического давления.

     2. Закон Рауля для разбавленных растворов. Математическое выражение.

     3. Температура кристаллизации и кипения разбавленных растворов.

     4. Каков физический смысл изотонического коэффициента и как связан  

         коэффициент со степенью диссоциации растворенного вещества.

Методические рекомендации.

Для выполнения работы необходимо изучить раздел физической химии «Фазовые равновесия. Растворы». Особое внимание обратить на поведение в растворах электролитов.  При определении изотонического коэффициента степень диссоциации в  процентах  перевести в доли от единицы. Криоскопическую и эбулиоскопическую постоянные воды принять соответственно 1,86 и 0,513.

Порядок выполнения работы

Определить коллигативные характеристики раствора, полученного растворением

 200 граммов глюкозы в 300  граммах воды при t =   40°C.

Плотность раствора равна ρ = 1,1247 г/мл.

Определить:

1.Электролит или неэлектролит. Тип кристаллической решетки. Если вещество является  электролитом, то степень диссоциации   α= ____________;

2.Моляльную и молярную концентрации, молярные доли;

3. Осмотическое давление раствора;

4. Давление насыщенного пара над раствором; (Давление насыщенного пара воды из справочника)

5. Температуру кипения и кристаллизации растворов.

______Дано:__________⎢________________Решение:____________________________________________⎢____________________________________________________________________⎢____________________________________________________________________⎣____________________________________________________________________⎢_______________________________________________

Определить:______________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ответ:_______________________________________________________________

Контрольные вопросы для защиты практической работы

1.Перечислите и охарактеризуйте коллигативные свойства разбавленных растворов.

2. Какое море покрывается льдом при более низкой температуре – Черное или  

    Балтийское и почему?

Дата                                                   Оценка                                   Подпис

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

ТЕМА: Химическая кинетика

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: РАСЧЕТНЫЕ  ЗАДАЧИ  НА  ОПРЕДЕЛЕНИЕ           СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Формирование умений по решению расчетных задач  на     определение зависимости скорости реакции от концентрации   реагирующих веществ и  температуры.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ: Студенты смогут рассчитывать     изменение скорости в зависимости от концентрации  реагирующих  веществ, от давления для газов, от температуры;    записывать выражение константы равновесия, определять, в  какую сторону смещается равновесие при изменении условий.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: Калькулятор, рабочая тетрадь, учебник, таблица Д.И.Менделеева.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Ахметов Б.В. Задачи и упражнения по физической и

                            коллоидной  химии. – Л.: Химия. Ленинградское отделение.

                            2. Краткий справочник физико-химических величин /Под        

                            редакцией   Равделя и А.М. Пономаревой – Ленинград.:  

                            Химия, 1983.- 232 с. .

                            3. Лукьянов А.Б. Физическая и коллоидная химия. – М: Химия ,        

                            1988. - с. 82 – 89.

                    Контрольные вопросы при допуске к занятию:

        1.    Сформулируйте закон действия масс. Запишите пример.

        2.    Дайте определение константы скорости химической реакции.

        3.    Дайте определение температурного коэффициента скорости.

Методические рекомендации.

    Для решения задач необходимо записать, что дано, что необходимо определить, решение и ответ. Значения стандартных энтальпий образования, стандартных энтропий и энергий Гиббса необходимо взять из справочника (2).

Порядок выполнения работы

    Задача 1. Определить во сколько раз изменится скорость прямой химической реакции                       2CH4  +  3O2  →  CO2+4H2O(r),          протекающей в газовой фазе в закрытом сосуде, если давление увеличить в n= 6  раз(а).

_______Дано:___________⎢________________Решение:____________________________________________⎢____________________________________________________________________⎢____________________________________________________________________⎣___________________________________________________________________⎢______________________________________________ Определить____________                                         Ответ_______________________

Задача 2.Определите во сколько раз  увеличивается скорость реакции при    повышении температуры  от   t1= 35°С  до   t2= 80°С,  если температурный  коэффициент   γ= 2,8.

________Дано:_________⎢________________Решение:____________________________________________⎢____________________________________________________________________⎢____________________________________________________________________⎣____________________________________________________________________⎢______________________________________________Определить:__________________________________________________________

Ответ:_______________________

    Задача  3.  Определите, во сколько раз изменится  скорость химической реакции      

                            CaCO3(тв)     +  2HCl → CaC12 + CO2↑ + H2O,

если концентрации исходных веществ изменить следующим образом: С(CaCO3(тв))  уменьшить в х=2 раз(а), а С (HCl ) увеличить в y= 3 раз(а).

      ________Дано:___________⎢________________Решение:____________________________________________⎢____________________________________________________________________⎢____________________________________________________________________⎣____________________________________________________________________⎢____________________________________________Определить:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Ответ:_______________________

              Контрольные вопросы к защите практической работы:

        1.    Зависимость скорости реакции от температуры.

        2.   Определение константы равновесия. Пример.

        3.   Условия смещения равновесия.

Дата                                       Оценка                                         Подпись

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахметов Б.В. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии. – Л.:  

    Химия. Ленинградское отделение, 1989.

2. Краткий справочник физико-химических величин /Под  редакцией              

    А.А.Равделя и А.М. Пономаревой – Ленинград.: Химия, 1983.- 232с.

3. Лукьянов А.Б. Физическая и коллоидная химия. – М: Химия ,   1988. -  288с.