Занятие № 3. Элементы химической кинетики. Катализ.

Занятие № 3. Элементы химической кинетики. Катализ.

I. Вопросы к занятию

пп.2.1-2.3 теоретические вопросы программы.

II. Задачи и алгоритмы решения к занятию

1. Как изменится скорость реакции окисления оксида углерода (II) при увеличении его концентрации в 4 раза? 2СO + O₂ ↔ 2СO₂.

2. Вычислите скорость реакции, протекающей по уравнению: А + 2В = Д, если [A] =4 моль/л, [B]= 5 моль/л, k = 0,025 л²/моль²мин.

3. При повышении температуры от 20 до 60 ^ᵒС скорость реакции увеличилась в 8 раз. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции.

4. При лечении онкологических заболеваний в опухоль вводят препарат, содержащий радионуклид иридий -192, период полураспада которого равен 74,05 суток Какая часть введенного радионуклида останется в опухоли через 15 суток?

5. Константа скорости инактивации пеницилина при 310 К равна 0,02 ч^-1. Рассчитайте период полупревращения этой реакции.

Алгоритмы решения задач:

Задача № 4. Одним из продуктов радиоактивного распада при взрыве атомных станций является радиоактивный изотоп иод-131. В исследуемом образце его находилось 0,02 г. а) Какая часть изотопа останется в образце через месяц (в г и в %). б) Через какое время разложится 99% иода-131? τ_0,5 (¹³¹I) = 8 сут?

Решение.

Дано: τ = 30 суток, а) С0 = 0,02 б) τ0,5 (131I) = 8 сут, а) С –? б) τ -?

Реакции радиоактивного распада относятся к реакциям 1 порядка: (1) (2), где К – константа скорости радиоактивного распада, С0 – исходная концентрация радиоактивного вещества, С - концентрация радиоактивного вещества через время τ.

а) Из (1) находим К:

Из (2) находим С.

= 0,02·е^-8,66·30 = 0,001486 (г) или = 7,43%

Ответ: через 30 суток в образце останется 1,486 · 10^-3 г изотопа иода -131, или 7%.

б) , отсюда С= 0,02 - 0,99х0,02 = 2·· 10^-4 г.

(2) ; ;

Ответ: через 53,15 суток разложится 99% иода-131.

 

Задача № 5. При лечении онкологических заболеваний в опухоль вводят препарат, содержащий радионуклид иридий -192. Какая часть введенного радионуклида останется в опухоли через 10 суток, если τ_0,5 (¹⁹²Ir) = 74,05 сут?

Решение.

Дано: τ = 10 суток, τ0,5 (192Ir) = 74,05 сут, С –?

Реакции радиоактивного распада относятся к реакциям 1 порядка: (1) (2), где К – константа скорости радиоактивного распада, С0 – исходная концентрация радиоактивного вещества,

С - концентрация радиоактивного вещества через время τ.

Из (1) находим К:

Из (2) находим С.

Если С₀ = 1, то = 1·е^0,00935·10 = 0,91 или 91%.

Ответ: через 10 суток в опухоли останется 91% радионуклида иридий -192.

Занятие №4. Коллигативные свойства растворов. Основные типы равновесий и процессов в жизнедеятельности.

I. Вопросы к занятию

пп.3-5 теоретические вопросы программы.

Лабораторная работа №3.

Изучение простых и совмещенных протолитических равновесий.

Цель работы: приобрести навыки химического эксперимента на примере качественных опытов по равновесиям гидролиза и ионизации.

Оборудование: набор пробирок в штативе, капельницы с растворами, пипетки глазные.

Реактивы: растворы сульфида натрия, гидросульфита натрия, карбоната натрия, хлорида натрия, сульфата алюминия, ацетата аммония, универсальная индикаторная бумага.

Выполнение эксперимента.

Опыт 1. Гидролитические равновесия в растворах солей. На предметном стекле положите четыре кусочка универсальной индикаторной бумаги (1/4 часть полоски). Нанесите на первую бумагу 1каплю раствора соли Na₂СO₃; на вторую – Al₂(SO₄)₃; на третью - CH₃COONH₄, на четвертую - NaCl. Определите рН растворов. Какие соли подвергаются гидролизу? По каким ионам происходит гидролиз этих солей? Составьте уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионном виде.

Опыт 2. Совместный гидролиз. В две пробирки налейте по 1 мл раствора соли Al₂(SO₄)₃. В одну пробирку прилейте такое же количество раствора Na₂CO₃, в другую - Na₂S. Что наблюдается? Из первой пробирки слейте раствор с осадка и к осадку прибавьте соляной кислоты. Выделяется ли при этом газообразный продукт? Составьте уравнения реакций совместного гидролиза солей в молекулярном и ионном виде, сделайте вывод.

Наблюдения заносятся в лабораторный журнал по мере выполнения лабораторной работы.

Образец оформления лабораторного журнала: Оформление работы следует делать на развороте тетради. Описание эксперимента и наблюдения выполнить в виде таблицы.

 

Дата «___» ___________ 20___ г. Лабораторная работа №3. Изучение простых и совмещенных протолитических равновесий.
№ опыта	вещество 1	вещество 2	наблюдения	уравнение реакции	выводы
	Na2СO3	универ­сальная индика­торная бумага
	Al2(SO4)3
	CH3COONH4
	NaCl
	Na2СO3	Al2(SO4)3
	Na2СO3	Na2S

I. Вопросы к занятию

пп.6-7 теоретические вопросы программы.

II. Задачи к занятию

1. При исследовании активности трансфераз динитрофенигидразиновым методом применяют фосфатный буфер. Для его приготовления смешивают 740 мл раствора гидрофосфата натрия с = 0,1 моль/л и 160 мл раствора дигидрофосфата калия, C = 0,1 моль/л. Вычислите рН такого раствора. К_а=6,31 ∙ 10^-8, рК _а = 7,20.

2. Вычислите рН аммиачного буферного раствора, содержащего 100 мл раствора гидроксида аммония и 300 мл раствора хлорида аммония (концентрации исходных растворов равны по 0,2 моль/л). К _b=1,79 ∙ 10^-5, рК _b =4,75.

3. К 100 мл крови для изменения рН от 7,36 до 7,00 надо добавить 3,6 мл соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. Какова буферная емкость крови по кислоте?

4. Написать выражение для К_s следующих солей: Ca₃(PO₄)₂ - строительный материал для костей и зубов_, Sr₃(PO₄)_2, СаСО₃ - при болезнях костных тканей, CaF₂ - основным источником фтора, MgF₂,CaC₂O_4, CaSO₄.

5. Магния гидроксид применяют в качестве лекарства для нейтрализации кислоты в желудке, а также как очень сильное слабительное. Выпадет ли осадок при сливании 40 мл 0,002 моль/л раствора нитрата магния и 60 мл 0,001 моль/л раствора гидроксида натрия. К_s(Mg(OH)₂) = 6 ∙ 10^-10.

6. Бария сульфат используется в рентгенологии для получения контрастных рентгеновских снимков и при рентгеноскопическом исследовании пищеварительного тракта (пищевода, желудка и кишечника). Образуется ли осадок сульфата бария при смешивании равных объемов 0,001 моль/л раствора сульфата натрия и 0,005 моль/л раствора хлорида бария? К_S(BaSO₄) = 1,1·10^–10_.

Лабораторная работа №4.

Изучение условий растворения и образования осадков.

Цель: получить системные знания по теории гетерогенных процессов в приложении к биологическим системам; установить термодинамические условия образования и растворения твердой фазы.

Оборудование: мерные пробирки; штатив с пробирками; стеклянные палочки.

Реактивы: растворы хлорида кальция (0,01 моль/л и 1 моль/л), хлорида натрия (0,2 моль/л и насыщенный), хлорида бария, сульфат натрия (0,01 моль/л и 1 моль/л), оксалата натрия (0,01 моль/л), нитрата свинца (0,2 моль/л), карбоната натрия (0,5 моль/л), уксусной кислоты; вода дистиллированная.

Выполнение эксперимента.

Опыт 1. Условия образования осадков. В две пробирки наливают по 2 мл раствора хлорида кальция с концентрацией 0,01 моль/л. Добавляют в одну из пробирок 2 мл раствора оксалата натрия, в другую — сульфата натрия. Концентрации обоих растворов равны также 0,01 моль/л. Наблюдения и выводы запишите в таблицу.

Опыт 2. Изучение влияния одноименного иона на растворимость малорастворимого электролита. В пробирку вносят 3-4 капли раствора нитрата свинца (с = 0,2 моль/л), добавляют несколько капель раствора хлорида натрия (с = 0,2 моль/л) до образования осадка. К содержимому пробирки приливают 1-2 мл дистиллированной воды до растворения осадка, после чего прибавляют несколько капель насыщенного раствора хлорида натрия. Отметьте и объясните изменения, происшедшие в пробирке, запишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Опыт 3. Условия смещения гетерогенных равновесий. В две пробирки вносят по 5 - 6 капель раствора хлорида бария, затем добавляют в одну пробирку раствор сульфата натрия, а в другую — раствор карбоната натрия до образования осадков. К каждому из образовавшихся осадков добавляют по 10 - 12 капель раствора уксусной кислоты. Отметьте разницу в поведении образовавшихся малорастворимых соединений бария по отношению к уксусной кислоте, запишите уравнения реакций.

Наблюдения заносятся в лабораторный журнал по мере выполнения лабораторной работы

Образец оформления лабораторного журнала: Оформление работы следует делать на развороте тетради. Описание эксперимента и наблюдения выполнить в виде таблицы.

Дата «___» ___________ 20___ г. Лабораторная работа №4. Изучение условий растворения и образования осадков.
№ опыта	вещество 1	вещество 2	наблюдения	уравнение реакции	выводы
	CaCl2	Na2C2O4
	CaCl2	Na2SO4
	Pb(NO3)2	NaCl
	-	H2O
		NaCl
	BaCl2	Na2SO4     +CH3COOH
	BaCl2	Na2СO3   +CH3COOH

 

Занятие № 3. Элементы химической кинетики. Катализ.

I. Вопросы к занятию

пп.2.1-2.3 теоретические вопросы программы.