ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №15 Равновесия «жидкость – пар» в

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №15
Равновесия «жидкость – пар» в двухкомпонентных системах
Общая цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и
научиться применять учебный материал в своей будущей профессии.
Сделайте записи в рабочей тетради по плану:

дата;

номер занятия;

тема занятия;

цель занятия;

основные вопросы темы.
Учебные вопросы занятия:
1.
Растворимость газов в жидкостях.
1.1.
Применение закона Генри к растворам газов в жидкостях.
1.2.
Влияние давления и температуры на растворимость газов в жидкостях.
1.3.
Влияние электролитов на растворимость газов.
2.
Метод физико-химического анализа.
2.1.
Диаграммы состав-свойство.
2.2.
Неограниченно растворимые друг в друге жидкости.
2.3.
Вычисление давления и состава пара над идеальными растворами.
2.4.
Диаграммы общее давление – состав, температура кипения – состав, состав
раствора – состав пара для идеальных и неидеальных растворов.
2.5.
Первый закон Гиббса-Коновалова.
2.6.
Азеотропные растворы.
2.7.
Второй закон Гиббса-Коновалова.
2.8.
Перегонка (ректификация). Перегонка растворов с минимумом и
максимумом температуры кипения.
3.
Выполнение лабораторной работы №5.
Ваши действия при подготовке к занятию и отработке программы занятия:
При подготовке к данному занятию повторите тему 3 «Равновесия жидкость – пар в
двухкомпонентных системах» (Модуль 3 – Фазовые равновесия и термодинамическое
учение о растворах). Это очень важно, так как этот материал является базовой основой
для получения новых знаний и на нем строится программа занятия.
Это очень важно, так как этот материал является базовой основой для получения
новых знаний и на нем строится программа занятия.
При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на: влияние различных
факторов на растворимость газов в жидкостях.
При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание на: использование
правила рычага; вычисление давления и состава пара над идеальными растворами;
законы перегонки и ректификации (два закона Гиббса-Коновалова, три закона
Вревского); диаграммы общее давление – состав, температура кипения – состав,
состав раствора – состав пара для систем с ограниченной взаимной растворимостью
жидкостей; перегонку с водяным паром.
При отработке 3-го учебного вопроса обратите внимание на: методику выполнения
лабораторной работы №5.
Рекомендуемая литература:
Список основной литературы:
1.
Беляев, А. П. Физическая и коллоидная химия [Текст] : учеб. для студ. вузов / А.
П. Беляев, В. И. Кучук ; под ред. А. П. Беляева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. :
ГЭОТАР-Медиа, 2012. - 752 с.
2.
Разделы физической химии. лабораторные работы и тесты: уч. по. –
Ставрополь: СтГМА, 2008.-120с.
3.
Кудряшева, Н. С. Физическая химия : [базовый курс] : учебник для бакалавров /
Н.С. Кудряшева, Л.Г. Бондарева ; Сиб. федер. ун-т. – Москва : Юрайт, 2012. – 340 с.
4.
Горшков, В. И. Основы физической химии : учебник / В. И. Горшков, И. А.
Кузнецов. – 3-е изд. – Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 407 с.
Дополнительная литература:
1.
Задачи по физической химии : учеб. пособие для студентов вузов / В.В. Еремин,
С.И. Каргов, И.А. Успенская [и др.]. – Москва : Экзамен, 2005. – 318 с.
2.
Основы физической химии : теория и задачи : учеб. пособие для вузов / [Еремин
В. В. и др.] ; Мос.гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. – М. : Издательство "Экзамен", 2005.
– 478 с.
Лабораторная работа №5. Перегонка растворов
из неограниченно смешивающихся жидкостей
Цель и содержание - Ознакомиться с перегонкой взаимно растворяющихся жидкостей
и на основании полученных данных построить диаграмму «Температура - состав».
Аппаратура и материалы
Прибор для определения температуры кипения жидких смесей; мелкие кусочки
фарфоровой трубки или стеклянные капилляры; три колбы на 50 мл с резиновыми
пробками; три небольшие пробирки с заранее измеренным объемом жидкости на 1 мл
с подобранными к ним резиновыми пробками; бюретка с титрованным 0,1 М
раствором NaOH; фенолфталеин; СН3СООН; миллиметровая бумага.
Методика и порядок выполнения работы
Прибор (рис. 1) для определения температуры кипения жидкой смеси состоит
из сосуда 1 для кипячения, термометра 2, холодильника 3. Внутренняя трубка
холодильника вставлена в пробку 4 так, чтобы холодильник можно было
перевести в положение 6, указанное на рисунке пунктиром.
Укрепляют прибор на штативе, как указано на рисунке, наливают в сосуд 1
исследуемую смесь и для равномерного кипения в сосуд помещают мелкие кусочки
фарфоровой трубки или стеклянные капилляры. В горлышке сосуда 1 при помощи
пробки закрепляют термометр на 120—130°С, таким образом, чтобы шарик термометра
был частично погружен в жидкость.
Затем сосуд соединяют с холодильником 3, пускают через него воду и
постепенно через асбестовую сетку начинают нагревать жидкость до температуры
кипения. После того как температура перестанет изменяться (жидкость
закипает), холодильнику придают положение 6 и, подставив пробирку 5, собирают в
нее 1 мл дистиллята, после чего прибор разбирают, из сосуда для кипения
выливают жидкость, выбрасывают кусочки фарфоровой трубки, тщательно
промывают сосуд и споласкивают его жидкостью, подготовленной к следующей
перегонке.
Рисунок 1 – Прибор для определения
температуры кипения жидких смесей:
1- сосуд для кипячения, 2- термометр,
3-холодильник, 4- пробка, 5- пробирка
для отбора пробы
Такой же опыт проводят со следующими смесями, каждый раз отмечая
температуру кипения жидкости. Дистиллят, отобранный в пробирки, титруют 0,1 М
раствором NaOH.
Приготовляют по 35 - 40 мл водных растворов уксусной кислоты,
соответствующих составу, выраженному в молярных долях: 0,25;0,50; 0,75.
Определяют температуру кипения, как указано выше, воды и уксусной кислоты
(отдельно). На диаграмме «Температура—состав» полученные данные отвечают
точкам а и б. Затем отбирают из каждой приготовленной смеси в стаканчик по 1 мл
раствора, титруют раствором NaOH, определяя тем самым соотношения воды и
кислоты в жидкой смеси, после чего вливают в сосуд 1 первый раствор, определяют
температуру кипения, отбирают конденсат титрованием определяют его состав; так—
же определяют состав конденсата и температуру кипения второго и третьего
растворов. Полученные данные заносят в таблицу:
Таблица 1 – Экспериментальные результаты
Растворы
Состав смеси
Температура
кипения (0С)
Состава дистиллята
(пара)
Жидкость А 100%
Жидкость В 100%
Раствор 1
Раствор 2
Раствор 3
На основании полученных данных строят график, откладывая на оси ординат
температуры кипения, а на оси абсцисс - состав жидкости (раствора) и
соответственно состав дистиллята (пара), и вычерчивают диаграмму “Температура
— состав”.
Контрольные вопросы
1. Какие жидкости взаиморастворимы ограниченно и неограниченно? Приведите
примеры.
2. В чем состоит сущность фракционной перегонки жидкостей? Где фракционная
разгонка жидкостей находит практическое применение?
3. Зачем в сосуд для кипячения кладут кусочки фарфоровой трубочки?
4. Пользуясь полученной диаграммой, определить, при какой температуре закипит
смесь, если содержание кислоты в растворе будет равно 30%?