Основные закономерности химических процессов. Скорость химических реакций. Электрохимические процессы (Сборник вопросов для индивидуальных домашних заданий к лабораторным работам по химии)

заданий студенты приобретают навыки по работе с данными химических справочников).

Домашнее задание к лабораторной работе № 1.“ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ”

Задание 1. Дано уравнение реакции (см. ваш вариант в табл. 1).

1.Найдите в прил. 1 стандартные энтальпии образования ∆₂H⁰ (298К) и

стандартные энтропии  S⁰ (298К) для всех  веществ, участвующих в реакции.

2.Вычислите изменения энтальпии и энтропии при протекании прямой реакции в стандартных условиях. Сделайте вывод, экзо- или эндотермическая данная реакция и объясните знак ∆ _rS.

3.Вычислите энергию Гиббса прямой реакции в стандартных условиях

∆_r G⁰ (298К) и установите направление самопроизвольного протекания реакции.

4.Определите температуру, при которой реакция находится в равновесии (Т_Р).

5.Рассчитайте ∆ _rG⁰  при Т=Т₀-100 и Т=Т₀+100 и постройте график зависимости ∆_rG⁰ от Т. Определите область температур самопроизвольного протекания реакции и вещество – восстановитель.

6. Вычислите значения константы равновесия (К) для температур:

Т₁ = Тр⁰C ,  Т₂ = Тр  +100⁰C , Т=Тр – 100⁰C. Сделайте вывод о влиянии температуры на величину К и на смещение равновесия.

Таблица 1

№ вари- анта	Задание №
	1, 2	3
		С(А), моль/л
		τ = 0	τ = 1	τ=2,5	τ=5,5
1	CH4+2H2O→CO2+4H2	27	20	10	3.2
2	CO+H2O(Г) →CO2+H2	30	22	11	3.5
3	N2+3H2→2NH3	33	24	12	3.8
4	3С2 H2(г) →C6H6(г)	35	26	13	4,2
5	СO2+CaO(k) →CaCO3(k)	38	28	14	4,5
6	C2H4(г)+H2→C2H6(г)	108	80	40	12,8
7	2NO2→N2O4(г)	119	88	44	14,1
8	2NO+O2→2NO2	130	96	48	15,4
9	CH4+2O2→CO2+2H2O(г)	140	104	52	16,6
10	2CO+O2→2CO2	151	112	56	17,9
11	CH4+4Cl2→CCl4(г)+4HCl(г)	41	30	15	4,8
12	BaO(k)+CO2→BaCO3(k)	43	32	16	5,1
13	C2H4+H2O(г) →C2H5OH(ж)	49	36	18	5.8
14	СO2+4H2(г) →СH4+2H2O(г)	54	40	20	6,4
15	NH3(г)+HCl(г) →NH4Cl(г)	60	44	22	7
16	4HCl(г) +O2→2H2O(г)+2Сl2	162	120	60	19,2
17	2PbO(к)+O2→2PbO2(k)	178	132	66	21
18	CuO(k)+SO3(г) →CuSO4(k)	24	18	9	2,9
19	NH3(г)+H2O(ж) →NH4OH(Ж)	22	16	8	2,6
20	C2H2(г)+2H2→C2H6(г)	19	14	7	2,3

Домашнее задание к лабораторной работе № 2. «Скорости химических реакций»

Задание 1.

Дано уравнение реакции (см. ваш вариант в табл.1)

1.  Напишите термохимическое уравнение реакции.

2.  Запишите кинетические уравнения скоростей прямой и обратной реакции.

3.  рассчитайте увеличение скорости прямой реакции при одновременном повышении давления в 2 раза и температуры  на 20° C (g=2).

4.  Запишите выражение для константы равновесия химической реакции через концентрации (К) . используя зависимость Р_i =C_iRT, запишите выражение константы равновесия через парциальные давления (Р_i) исходных веществ и продуктов реакции (К_p) .

5.  Предложите условия ,при которых выход продуктов будет максимален .

Задание 2. Гетерогенная реакция при Т=300К протекает по одной из схем:

а) А_(г)  +  B_(k)   =  AB_(k) ;

б) 2А_(г) + В_(к) = АВ_(к) .

С_А  приведены в табл. 3.

1.Постройте график зависимости концентрации вещества А(С_А) от времени τ ( см. Ваш вариант в табл. 3).

Из графика определите период полураспада τ ½  и истинную скорость υ для τ = 2; 3; 4; 5 минут.                                                                                                  

Таблица 2

ри- № вари-анта	Задание 2
	m,r	C0,моль/л
		1	2	3	4	5
1	0,90	0,010	0,023	0,065	0,200	0,698
2	0,60	0,005	0,015	0,050	0,180	0,670
3	2,00	0,030	0,045	0,084	0,212	0,695
4	0,90	0,012	0,024	0,060	0,186	0,665
5	0,40	0,004	0,014	0,047	0,173	0,662
6	0,180	0,008	0,018	0,050	0,172	0,645
7	0,40	0,003	0,013	0,046	0,173	0,654
8	0,70	0,005	0,014	0,045	0,168	0,637
9	0,60	0,010	0,021	0,054	0,180	0,655
10	0,50	0,005	0,015	0,047	0,167	0,645
11	0,60	0,007	0,016	0,047	0,168	0,639
12	0,50	0,008	0,017	0,048	0,169	0,642
13	0,70	0,005	0,014	0,045	0,167	0,639
14	0,95	0,011	0,025	0,067	0,204	0,705
15	0,65	0,005	0,016	0,052	0,182	0,674
16	2,00	0,033	0,048	0,088	0,217	0,702
17	0,95	0,013	0,026	0,062	0,189	0,678
18	0,75	0,011	0,030	0,079	0,242	0,806
19	0,85	0,009	0,019	0,051	0,173	0,646
20	0,60	0,005	0,018	0,055	0,190	0,696

2.   Постройте график зависимости lgV=f(lgC_A ) и определите частный порядок реакции по веществу А( n_A). Исходя из величины n_A, рассчитайте t½   .

3.   Сопоставьте значения  t½, полученные в пп.1 и 2.Сделайте вывод, какая из реакций (“a” или “б”) соответствует вашим результатам по n_A.

4. Найдите константу скорости К(300 К) из графика зависимости lgV=f (lgC_A) . Используя значения К (300К) и температурного коэффициента ϒ=2 , рассчитайте энергию активности Е_{А .}

5. Определите лимитирующую стадию (диффузионная или кинетическая ) реакции на основании величин Е_А .

Домашнее задание к лабораторной работе № 3.  

«Растворы электролитов»

Задание 1. Имеется раствор вещества данной концентрации и плотности (см. ваш вариант в табл.3).

1.  Определите концентрацию вещества (С), молярную концентрацию эквивалентов вещества (С_ЭК) ,массовую долю растворенного вещества (ω) в процентах и молярность вещества (С_m) в растворе .

2.  Рассчитайте ионную силу раствора (I_m), и определите молярные коэффициенты активности(ϒ) ионов вещества (см. прил. 3) . рассчитайте активность ионов и активность электролита вещества.

3.  Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнение процесса гидролиза по I ступени .

4.  Укажите,как будет меняться рН раствора при нагревании и почему?

5.  Рассчитайте константу гидролиза(К_Г) (см. прил.4 ) ,степень гидролиза (α) , рН раствора и назовите индикатор для определения среды.

Задание 2. имеется раствор слабого электролита известной концентрации (см. ваш вариант в табл.4).

1.  Напишите уравнение ступенчатой диссоциации и выражение константы диссоциаци I ступени(Kg I).

2.  Рассчитайте степень диссоциации электролита, концентрацию ионов (С) и рН раствора.

                                                                                                                     Табалица 3

№ вари-анта	Задание 1					Задание 2
	Вещество	r, г/см3	Концентрация х 103			Вещество	С, моль/л
			СЭК, моль/л	w,%	C, Моль/л
1	AlCl3	1,09		10		HCN	0,1
2	AgNO3	1,19	1,4			H2CO3	0,2
3	CdSO4	1,10		10		CH3COOH	0,3
4	CuSO4	1,04			0,26	H2SO3	0,4
5	FeSO4	1,21		20		NH4OH	0,2
6	NH4Cl	1,03	1,29			H3PO3	0,2
7	NaCH3COO	1,02		4		H3PO4	0,1
8	NiSO4	1,21	2,8			NH4OH	0,5
9	ZnSO4	1,11		10		H2SiO3	0,2
10	NH4NO3	1,17			4,78	HClO	0,4
11	(NH4)2SO4	1,12		20		HNO2	0,1
12	Al2(SO4)3	1,23	4,3			NH4OH	0,1
13	Na2SO3	1,02		10		H3BO3	0,1
14	AlCl3	1,15			1,38	H2S	0,5
15	K2CO3	1,50		50		NH4OH	0,3
16	Pb(NO3)2	1,33	2,73			H2SO3	0,1
17	KNO2	1,16			3,3	CH3COOH	0,2
18	K2CrO4	1,38		39		H2SO3	0,1
19	Na2S	1,21			3,1	NH4OH	0,3
20	FeCl3	1,30	7,2			HCOOH	0,1

Домашнее задание к лабораторной работе № 4.

Электрохимические процессы

Задание 1. Даны электроды (см. Ваш вариант в табл.4).

1. Подберите электролиты и обозначьте гальванический элемент (см. приложение 5). Напишите уравнения электродных реакций и суммарной реакции.

                                                                                    Таблица 4

№ вари- анта	Задание 1	Задание 2		Задание 3
	Электроды	Ме	амеn+	Электролит	Элек-троды
1	Zn-Co	Mg	0,01	NaNO3	C
2	Mn-Cu	Fe	0,001	Fe(NO3)2	Pt
3	Fe-O2	Cd	0,02	SnCl2	Sn
4	Cd-Cu	Co	0,03	MnSO4	C
5	Mg-Co	Al	0,04	Pb(NO3)2	Pb
6	Fe-Cl2	Ni	0,05	MgCl2	Pt
7	Cd-Ag	Mn	0,06	Sn(NO3)2	Pt
8	Ca-H2	Sn	0,07	AgNO3	Ag
9	Pb-Cu	Cr	0,01	Cu(NO3)2	Cu
10	Fe-Cu	Zn	0,02	CdSO4	C
11	Cu-Cl	Pb	0,10	ZnCl2	Pt
12	H2-F2	Cu	0,04	H2SO4	C
13	Co-O2	Ag	0,02	FeCl2	Fe
14	Mg-Cu	Be	0,01	KCl	Pt
15	Fe-H2	Mg	0,15	Na2SO	C
16	H2-O2	Fe	0,02	HNO3	Pt
17	Pb-Ag	Cd	0,001	Zn(NO3)2	Zn
18	Zn-Cl2	Co	0,01	AlCl3	C
19	Al-Ni	Al	0,02	Cr2(SO4)3	Cr
20	Mn-Co	Ni	0,03	NiCl2	Ni

2. Рассчитайте изменение энергии Гибба суммарной реакции Гальванического элемнта в стандартных условиях