Методичні вказівки для підготовки до лабораторних робіт з курсу хімії (Хімічна кінетика і хімічна рівновага. Розчини. Закони ідеальних розчинів. Розчини електролітів. Гідроліз солей), страница 2

    Розв’язок:

    З рівняння реакції видно, що 0,5 моля L отримується із 0,5 моля  A і 1 моля B; при цьому утворюються 1,5 моля M. Тоді при рівновазі [A] = 2 – 0,5= 1,5 моль/л; [B] = 3 – 1 = 2моль/л; [L] = 0,5 моль/л; [M] = 1,5 моль/л.

 

    Константу рівноваги можна виразити і через парціальний тиск. Так, для реакції    N₂(г.) +3H₂(г.) « 2NH₃ (г.)

    При цьому  К_P = K_C(RT)^Dn, де Δn - зміна числа газоподібних молекул в реакції.

   Константа рівноваги пов’язана зі стандартною енергією Гіббса реакції

                                         DG° = - RT^. ln K_Р.

    Це співвідношення дозволяє,  якщо є  енергія  Гіббса  реакції, розрахувати константу рівноваги і навпаки.

    Принцип ле Шательє. Якщо на систему, яка знаходиться в рівновазі, подіяти зовнішнім фактором, то в ній  виникають процеси, що зменшують цей вплив. Так, зміна температури змінює K: підвищення її зміщує рівновагу у бік ендотермічної реакції, зниження – у бік екзотермічної. Зміна тиску зміщує рівновагу газових реакцій при Δn ≠ 0:  підвищення – в напрямку процесу, який супроводжується зменшенням числа молекул  газів (об’єму), зниження – у бік збільшення  числа молекул  газів (об’єму).

    Введення каталізаторів в рівноважну систему не може викликати зміщення рівноваги, тому що  каталізатор прискорює і пряму, і зворотну реакції, прискорюючи процес досягнення рівноваги.

Питання і задачі

    1. Що називається швидкістю хімічної реакції?

    2. Як описується залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин для простих і складних реакцій?

    3. Що таке порядок і молекулярність реакції?  Коли вони тотожні?

    4. Константа швидкості хімічної реакції.

    5. Правило Вант-Гоффа. Рівняння Арреніуса. Чому швидкість реакції збільшується з підвищенням температури?

   6. Що таке каталіз? Яка йього суть?

   7. Що таке хімічна рівновага? Константа рівноваги, її зв’язок з енергією Гіббса.

   8. Написати закон діючих мас для реакцїй:

2NO + O₂ « 2NO₂;    N₂ + 3H₂ « 2NH₃;   H₂CO₃ « H₂O + CO_2.

   9. Сформулювати принцип ле Шательє. Як збільшити вихід SO₃ в реакції                                SO₂ + O₂ «2SO₃;  ΔH°реак = -179 κДж.

   10. Визначити температурний коефіцієнт швидкості реакції розкладу мурашиної кислоти на СO₂ і H₂ в присутності золотого каталізатора, якщо константа швидкості при 413 K дорівнює  5,5^.10^-4 c^-1, а при 458 K  дорівнює 9,2^.10^-3 c^-1.                     

    11. Енергія активації реакції  N₂O₅ ®N₂O₄ + 0,5O₂    дорівнює 103,5 кДж/моль. Константа швидкості цієї реакції при 298 K дорівнює 2,0310^-3 c^-1 Вирахувати константу швидкості цієї реакції при 288 K.

   12. Об’ємний склад реакційної суміші в момент рівноваги для реакції

2СО₂(г.) « 2СО(г.)  +О₂(г.)  був такий: 88,72 % CO₂; 7,52 % CO; 3,76 % O₂. Знайти K_P і K_C для цієї реакції, якщо загальний тиск в системі при температурі 273 К дорівнює  1,01133 ^.10⁵ Па.                            

Лабораторна робота № 6

РОЗЧИНИ. ЗАКОНИ ІДЕАЛЬНИХ РОЗЧИНІВ.

  Розчинами називають гомогеннi системи змiнного складу, якi знаходяться у станi хiмiчноϊ рiвноваги (ΔG = 0). Процес розчинення вiдбувається самодовiльно (ΔG<0).

Способи вираження концентрацiй розчинiв

    Позначимо маси компонентiв g_i г; ϊх суму  åg_i; кiлькiсть молей компонентiв   n_i ; їх суму ån_i ; молярнi маси M_i,  г/моль; об’єм розчину V, л; еквiвалентну масу   M_Еi , г/моль.

    1.Масова доляω_i - вiдношення маси речовини до маси розчину . Якщо масова доля виражена в процентах, її  називають масовими процентами, або процентною концентрацiєю:

 

    Процентна концентрацiя чисельно дорiвнює кiлькостi грамiв речовини в 100 г розчину.

    2.Мольна доляN_i - вiдношення числа молей речовини до суми числа молей всiх компонентiв:

                              де     

    3.Молярна концентрацiя,  або молярнiсть дорiвнює числу молей розчиненоϊ речовини в 1 л розчину:

 Розчини з молярнiстю 1  і  0,1… моль/л називаються одномолярними, децимолярними i т.п. Скорочено записують так: 1M розчин NaOH, 0,1M розчин HCl  тощо.

    4.Молярна концентрацiя еквiвалентiв (нормальнiсть)  С_Nі – число еквiвалентiв речовини (n_Еі = g / M_Еі ) в одному  лiтрi розчину

  Розчини, якi мiстять в 1 л   1;  0,1… еквiвалента розчиненої речовини, називаються однонормальними, децинормальними вiдповiдно.

       Згiдно з законом еквiвалентiв речовини реагують без залишку, якщо

 C_NIV_I   =  C_N2V₂. Це вiдношення використовується в об’ємному аналiзi, тобто при визначеннi концентрацiї речовини вимiрюванням об’єму реагуючих речовин.

    5. Моляльнiсть, або моляльна концентрацiя-Cm_i  (m_i)_,  n_i  -  число молей речовини в 1кг розчинника:

де  g –  маса розчинника,г; 1000 - коефіцієнт перерахунку г у  кг.

    6. Титр розчину по речовині (Т_і)  дорiвнює  масi  речовини,  яка  мiститься в  1 мл  розчину:

Можна записати:      

де  r - густина розчину, г/мл, а w виражена у відсотках.

    Приклад 1. Розрахувати титр, нормальнiсть, моляльнiсть, мольну долю i молярну концентрацiю 20%-ого розчину HСl (r = 1,1 г/мл).

     Розв’язок.

    1. Т(HCI) - ?  

           Т(HCI) = r Ч w  = 0,20 Ч 1,1 = 0,22  (г/мл).    

    2.C_N(HCI) - ?

         а) T(HCI) = C_N(НСІ) ЧMЕ(НСІ) / 1000,  звiдси

         C_N(НСI) = Т(HCI)^.1000/MЕ(НСІ) = 0,22 Ч 1000/36,5 = 6,03 моль/л;

          б) 1 л 20%-го розчину має  масу 1000 Ч 1,1 = 1100 г, в ньому  мiститься.                                  1100 ^. 20 / 100 = 220 г HClабо 220 / 36,5 = 6,03 еквiвалента HCl, тобто

          C_NHCl = 6,03 моль/л.

     3. С_m(HCI) - ?

      На 80 г води припадає 20г НCl, або 20 / 36,5 моль HCl,   звідси   моляльна  концентрацiя  розраховується  згідно з формулою:

     4. C_N(HCI) - ?

    5.C_M(HCI) - ?                                           

    

         Відповідь: Т(HCI) = 0,22  (г/мл),  C_N(HCI) = 6,03 моль/л;  C_M(HCI) = 6,03 моль/л;  С_m(HCI) = 6,85 г/1000 г Н₂О;  N(HCI) = 0,11.