Скорость химических реакций и химическое равновесие
УРОВЕНЬ В 1. При погружении цинковой пластины в раствор хлороводородной кислоты за одно и то же время при температуре 293 К выделилось 8 см3 водорода, а при температуре 303 К – 13 см3 водорода. Водород собран над водой при давлении 740 мм рт. ст. Рассчитать энергию активации протекающей реакции. Давление паров воды при температуре 293 К составляет 17,54 мм рт. ст., а при температуре 303 К - 31,82 мм рт. ст.
Скорость гетерогенной реакции определяем по уравнению:
где S – площадь цинковой пластины, см2; τ – время протекания реакции, мин. Определяем отношение скоростей выделения водорода при двух различных температурах (площадь пластины и время протекания реакции постоянны):
По уравнению Менделеева-Клапейрона P (P – P где Р – общее давление газов, мм. рт. ст; P V Т - температура опыта, К; R -универсальная газовая постоянная. Из уравнения (5.6) n Подставив выражение (5.7) для температур Т1 и Т2 в отношение (5.5), получим
= Откуда = 31,83 кДж/моль Ответ:
2. На основании принципа Ле Шателье определить, в каком направлении сместится равновесие: 2SO2(г) + O2(г) <=> 2SO3(г), ΔrH0(298K) = -284,2 кДж, при: а) понижении температуры, б) повышении концентрации SO3, в) повышении давления. Записать выражение для константы равновесия реакции. Ответы обосновать.
а) Выражение зависимости константы равновесия от термодинамических характеристик реакции имеет вид: -2,3RTlgKP = ΔrH0(298K) – T . ΔrS0(298K), откуда
б) Константа равновесия в) В соответствии с принципом Ле Шателье увеличение давления смещает равновесие в сторону той реакции, которая сопровождается уменьшением давления или уменьшением суммарного числа моль газообразных веществ.
Следовательно, при повышении давления равновесие системы смещается вправо (→). 3. Вычислить константу равновесия для гомогенной системы 4NH3(г) +3O2(г) <=> 2N2(г) + 6H2O(г), если исходные концентрации NH3(г) и O2(г) соответственно равны 6,0 и 5,0 моль/л, а равновесная концентрация N2(г) равна 1,8 моль/л.
веществ равна разности исходной концентрации и концентрации прореагировавших веществ. Равновесная концентрация продуктов реакции равна количеству образовавшихся продуктов реакции, т.к. в исходном состоянии их количество было равно нулю. Обозначим через х количество моль прореагировавших или образовавшихся веществ. Тогда с учетом коэффициентов в уравнении реакции отношения концентраций во второй строке под уравнением реакции равны: ( Последовательность расчетов равновесных концентраций веществ, участвующих в реакции, показана ниже:
По условию задачи равновесная концентрация N2 равна 1,8 моль/л. В то же время [N2] = 2х. Следовательно, 2х = 1,8, а х = 0,9. Тогда равновесные концентрации веществ равны, моль/л: [NH3] = 6,0-4·0,9 = 2,4 моль/л, [O2] = 5,0-3·0,9 = 2,3 моль/л, [N2] = 1,8 моль/л, [H2O] = 6,0·0,9 = 5,4 моль/л.
Ответ: Kс = 198,95.
6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ УРОВЕНЬ В 1. Определить давление насыщенного пара воды над 0,05 М раствором хлорида кальция (ρ = 1,041 г/см3) при 301К, если давление насыщенного пара над водой при этой температуре равно 3,78 кПа. Кажущаяся степень диссоциации хлорида кальция равна 0,85.
где
i – изотонический коэффициент. α = где α – кажущаяся степень диссоциации CaCl2 к – общее количество ионов, образующихся при полной диссоциации одной молекулы CaCl2. CaCl2 = Сa2+ + 2Cl- к = 3 i = 0,85(3-1)+1 = 2,7
oткуда
Для расчета берем 1л раствора mр-ра = Vр-ра·ρ = 1000∙1,041 = 1041г. р = 3,78∙ Ответ: давление насыщенного пара над раствором равно 3,77 кПа.
1. Определить осмотическое давление 1,5% раствора карбоната натрия при 250С. Плотность раствора равна 1,015 г/см3. Кажущаяся степень диссоциации карбоната натрия равна 0,9.
где α - кажущаяся степень диссоциации, к – общее количество ионов, образующихся при полной диссоциации одной молекулы Na2CO3 Na2CO3 = 2Na+ + CO32- к = 3, тогда i = 0,9(3-1)+1 = 2,8
В 100 г 1,5%-ного раствора содержится 1,5 г Na2CO3 Vр-ра =
π = 2,8∙0,144∙8,314∙298 = 998,96 кПа Ответ: осмотическое давление 1,5% раствора Na2CO3 равно 998,96 кПа.
3. Определить кажущуюся степень диссоциации соли, если водный раствор хлорида алюминия с массовой долей 1,5% кристаллизуется (замерзает) при температуре (-0,690С).
AlCl3 = Al3+ + 3Cl- к = 4 ∆tзам = i∙ где сm(AlCl3) = В 100г 1,5%-ного раствора содержится 1,5г AlCl3 и 98,5 г воды. сm(AlCl3) =
α = Ответ: кажущаяся степень диссоциации AlCl3 равна 0,75(75%).
УРОВЕНЬ В 1. Рассчитать рН раствора, полученного смешением 25 см3 0,1М раствора HCl, 20 см3 0,2М раствора NaOH и 50 см3 воды.
РЕШЕНИЕ:
NaOH + HCl → NaCl + H2O (7.5)
Рассчитываем химическое количество исходных веществ:
10-3 – коэффициент перевода мл в л. Из уравнения реакции (7.5) следует, что число моль NaOH, вступившего в реакцию, равно числу моль HCl. Определяем вещество, оставшееся в избытке: 0,004 моль > 0,0025 моль. Следовательно, в избытке, который определяет рН среды остался NaOH. Тогда количество избыточного NaOH в растворе:
Учитывая, что суммарный объем раствора складывается из объемов двух растворов и воды,
Молярная концентрация NaOH равна:
Так как диссоциация NaOH протекает по уравнению: NaOH = Na+ + OH-, то
рОН = - lg рН = 14 – рОН, рН = 14-1,80 = 12,20. Ответ: рН = 12,20.
2. Определить, образуется ли осадок, если смешали 100 см
РЕШЕНИЕ: При смешении растворов протекает следующая реакция: СaCl2+Na2CO3= CaCO3↓+ NaCl (7.6) Осадок CaCO с Поскольку смешали 100 cм с CaCl Процессы диссоциации CaCl CaCl Na следовательно, n с с с Так как 4,29·10-5 > 5·10-9 (ПР Ответ: осадок CaCO 3.Вычислить рН 0,0IM водного раствора HNO2, содержащего, кроме того, 0,02 моль/л KNO2.
РЕШЕНИЕ: рН = - lg с HNO2 <=> H+ + NO KNO2 = K+ + NO Прибавление KNO2 к раствору HNO2 смещает равновесие диссоциации HNO2 влево за счет увеличения концентрации иона NO2-. В результате, в системе устанавливается равновесие при новых концентрациях Н+ и NO Тогда обозначим равновесную концентрацию ионов [Н+] в новых условиях через х: [H+] = х моль/л. Общая равновесная концентрация иона [NO [NO из HNO2 из KNO2 Концентрация ионов NO Концентрация ионов NO КNO2 - сильный электролит, α = 1, n тогда [NO Равновесная концентрация недиссоциированных молекул [HNO2] = (0,01 – х) моль/л.
так как, х << 0,01 моль/л, то значением х, ввиду его малого значения, в выражениях (х+0,02) и (0,01- х) можно пренебречь, и данное выражение записать в виде:
рН = -lg(2·10-4) = 3,7 Ответ: рН = 3,7
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
УРОВЕНЬ В 1. Составить ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза карбоната калия (K2CO3). Вычислить константу, степень и рН гидролиза соли в 0,01М растворе.
K2 CO3 + H2O <=> KHCO3 + KOH
Kг = Kг =
pH+ рОН=14. Так как среда щелочная, то определяем pОН= -1/2∙lgKг -1/2∙lg рН = 14-рОН, рН = 14-2,84=11,16, Ответ: 2. Рассчитать при температуре 300К константу, степень и рН гидролиза нитрат аммония (NH4NO3) в 1М растворе, используя значения термодинамических характеристик реакции гидролиза соли. Написать ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза этой соли. ∆гНо(298 К) = 51,14 кДж; ∆гSo(298 K) = - 4,67 Дж/К.
NH4 NO3 + H2O <=> NH4OH + HNO3
NH4 + + H OH <=> NH4OH +, pH<7, среда
Т.к. среда кислая, то определяем рН:
рН = -1/2∙(-9,15)-1/2∙lg1= 4,60. Ответ: 3. Какая из двух солей хлорид цинка (ZnCl2) или хлорид меди (СuCl2), при равных концентрациях в большей степени подвергается гидролизу? Ответ мотивировать расчетом отношения степеней гидролиза обеих солей. Составить ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Zn (OH)2 + HCl
Cu Cl2 + H2O < = > CuOHCl + HCl
Cu2+ + H OH < = > +, рН < 7 - среда
= Ответ: Степень гидролиза CuCl2 в 10,85 раз больше степени гидролиза ZnCl2, поэтому CuCl2 в большей степени подвергается гидролизу, чем ZnCl2.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|