Растворы. Закон Рауля

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКОГО ОБЛАСТНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТА

МОЗЫРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого занятия по дисциплине

«Физическая и коллоидная химия»

«Законы Рауля.

Давление пара над разбавленными растворами»

Специальность 2-48 01 35 «Переработка нефти и газа»

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Тема: Законы Рауля. Давление пара над разбавленными растворами

Обучающая цель: обеспечить развитие представлений о растворах, рассмотреть процесс кипения и его особенности; выявить основные особенности кипения чистого растворителя и раствора.

Воспитательная цель: воспитывать интерес к предмету, окружающей среде, внимательность.

Развивающая цель: формировать умение проводить обобщения; развитие мыслительной деятельности учащихся; развивать кругозор обучающихся, развитие различных видов памяти, речи.

Междисциплинарные связи: физика, математика, ПАНП

Внутридисциплинарные связи: тема «Газообразное состояние вещества»

Тип занятия: урок формирования новых знаний

ХОД УРОКА

I. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.

Доброе утро, ребята! Я рада вас видеть, и надеюсь, что мы с вами сегодня очень продуктивно поработаем на занятии. От вас ожидаю умения слушать, полезной активности, внимательности.

II. АКТУАЛИЗАЦИЯ

Выполните два интерактивных задания. Для этого отсканируйте QR-код или перейдите по ссылке.

III. ИЗЛОЖЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Эпиграфом к теме нашего занятия могут быть слова: «Попробуй крышку не открывать и чайник может бомбой стать».

О чем пойдет речь на нашем занятии? О каком веществе? О каком процессе? О каких физических величинах? О каких физических свойствах?

(О воде, о кипении, о температуре кипения, о давлении, о температуре кипения, о давлении насыщенного пара над раствором)

Для того, чтобы жидкость закипела её надо нагреть. По мере увеличения температуры растёт интенсивность испарения. На дне и стенках сосуда появляются пузырьки воздуха. Почему появляются пузырьки воздуха на дне и стенках сосуда?

(В воде всегда есть растворенный воздух. При нагревании пузырьки воздуха расширяются и становятся видимыми)

Почему пузырьки воздуха начинают увеличиваться в объеме? Какие силы действуют на пузырьки?

(Потому что вода начинает испаряться внутрь этих пузырьков. На пузырьки действуют Сила тяжести и Архимедова сила)

Когда пузырьки смогут оторваться от дна и стенок сосуда и начать свое движение вверх?

(Пузырьки отрываются, когда Архимедова сила станет больше силы тяжести)

Обращаю ваше внимание на то, что в тот момент появляется характерный шум. Это явление можно объяснить так. При достаточно большом объеме пузырька он под действием Архимедовой силы начинает подниматься вверх. Но температура нижних слоев больше температуры верхних слоев воды. И когда пузырек попадает в верхний менее прогретый слой воды, водяной пар внутри него будет конденсироваться, а объем пузырька уменьшаться. Пузырек будет захлопываться. Связанный с этим процессом шум мы слышим перед кипением.

При определенной температуре, то есть когда прогреется вся жидкость, с приближением к поверхности объем пузырьков резко возрастает, так как давление внутри пузырька станет равным внешнему атмосферному давлению. На поверхности пузырьки лопаются, и над жидкостью образуется много пара. Вода кипит. Температура кипения воды равна 100 ⁰С.

Итак, назовите условие кипения? Давление внутри пузырька равно внешнему давлению. Опишите признаки кипения? Много пузырьков лопается на поверхности и выделяется много пара.

Что же такое кипение? Запишем определение кипения.

Кипение – это интенсивное парообразование, происходящее по всему объему жидкости при определенной температуре.

Температуры кипения некоторых веществ можно найти в справочниках, но обратите внимание, что эти значения температуры кипения определены при нормальном атмосферном давлении. Как вы думаете, зачем указано это условие?

Потому что температура кипения зависит от внешнего давления.

Давайте вспомним, как меняется атмосферное давление с увеличением высоты над уровнем моря?

Атмосферное давление уменьшается.

Как изменится температура кипения воды при подъеме в гору?

Она уменьшится.

Совершенно верно. Например, на самой высокой горе Джомолунгме в Гималаях, высота которой 8848 м, вода будет кипеть при температуре около 70^oС. Сварить, например, мясо в таком кипятке просто невозможно.

Какой вывод можно сделать из этого? От чего зависит температура кипения?

Температура кипения жидкости зависит от внешнего давления.

Мы вспомнили основные факты, связанные с процессом кипения. А как вы считаете, одинаковое ли количество теплоты потребуется на кипение разных жидкостей равной массы при одинаковом давлении?

Потребуется разное количество теплоты.

А если сравнивать чистый растворитель и раствор, одинаковое ли количество теплоты потребуется на их кипение?

Потребуется разное количество теплоты.

У какой системы будет выше температура кипения и почему можно объяснить, используя понятие «давление насыщенных паров»?

Рассмотрите рисунок

Зависимость давления насыщенных паров растворителя изучал и сравнивал французский химик Франсуа Мари Рауль. 

Он сформулировал следующий закон: Парциальное давление насыщенного пара растворителя над раствором прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причём коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом.

Математическая запись того закона:

{\displaystyle P_{i}=P_{i}^{o}X_{i}}Р₁ = Р₀ * χ,

где Р₁ – давление насыщенного пара растворителя над раствором;

Р₀ - давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем;

χ – мольная доля растворителя где

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. То есть количество молекул жидкости, покидающих жидкость за некий отрезок времени, в среднем равно количеству молекул пара, возвращающихся обратно в жидкость. Область насыщенного пара всегда есть над любой поверхностью жидкости. Чтобы создать более широкую область, следует предотвратить утечку молекул пара в окружающую среду (герметично закрыть сосуд).

IV. ЗАКРЕПЛЕНИЕ

1. Фронтальный опрос

• Что представляют собой растворы?

• Дайте определение процессу кипения.

• От чего зависит величина температуры кипения жидкости?

• В чем сущность закона Рауля?

• Эпиграфом к теме нашего занятия были слова: «Попробуй крышку не открывать и чайник может бомбой стать». Так может или нет?

V. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ РАБОТЫ

Комментирование и выставление отметок

VI. ВЫДАЧА ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

[1], § 5.5, 5.8 стр. 141 в.10,14

Основная ссылка:

https://onlinetestpad.com/hmfxr66umnlmg

ПРИЛОЖЕНИЕ

Задачи для самостоятельного решения

1. Рассчитайте осмотическое давление раствора неэлектролита (М = 180 г/моль) с процентной концентрацией 18%  при  Т = 290 К. Плотность раствора равна 1,16 г/мл.

1. Давление пара воды над раствором неэлектролита С₆Н₁₂O₆ равно 1707,8 Па при t = 20°С. Рассчитайте массу С₆Н₁₂O₆, содержащегося в 500 г этого раствора, если давление насыщенного пара воды при этой температуре равно 2337,8 Па.

2. Сколько граммов воды необходимо взять для растворения 34,2 г сахара С₁₂Н₂₂O₁₁, чтобы давление насыщенного пара понизилось на 600 Па при 283 К. При этой температуре давление насыщенного пара воды равно 1227,8 Па.

3. Сколько граммов неэлектролита (М=186 г/моль)  должно содержаться в 1800 г воды, чтобы давление насыщенного пара понизилось на 1000 Па при 283 К. При этой температуре давление насыщенного пара воды равно 1227,8 Па.

4. Найти температуру замерзания и кипения раствора, который содержит 2,4 г неэлектролита (М = 80 г/моль) в 200 г воды.

5. Раствор глюкозы С₆Н₁₂O₆ кристаллизуется при температуре  -0,5°С. Рассчитайте массу глюкозы, которая приходится на 250 мл воды этого раствора и процентную концентрацию раствора.

6. 25 г неэлектролита (М_r = 210 г/моль) растворили в 75 г воды. При какой температуре закипит этот раствор?

7. При какой температуре закристаллизуется раствор сахара С₁₂Н₂₂O₁₁, если температура кипения его - 100,12°С.  Рассчитайте моляльную концентрацию этого раствора?

8. Водный раствор неэлектролита, содержащий 18,4 г вещества в 200 г воды, кристаллизуется при температуре 0,372°С.  Рассчитайте молекулярную массу растворенного вещества.

9. При одинаковой ли температуре закристаллизуются растворы сахара и глюкозы, содержащие по 24 г в 240 г  воды.