Файл: КР ТИ_КИ.doc

Пример 7. Реакция протекает по уравнению:

4HCl + O₂  2H₂O + 2Cl₂

В каком направлении сместится равновесие, если концентрацию всех веществ увеличить в 2 раза?

Решение. По ЗДМ скорости реакции равны:

_пр = к₁ HCl⁴O₂

_обр = к₂ H₂O²Cl₂²

После увеличения концентраций:

_пр = к₁ (2 HCl⁴ )(2O₂)=32 к₁ HCl⁴O₂

_обр = к₂ ( 2H₂O² )(2Cl₂² ) =16 к₂ H₂O²Cl₂²

Скорость прямой реакции возросла в 32 раза, а обратной в 16 раз. Следовательно, равновесие сместится в сторону прямой реакции.

Задачи к разделу 4:

«Кинетика химических реакций.

Химическое равновесие»

81 Исходные концентрации SO₂ и О₂ в системе

2SO_2(г) + O_2(г)  2SO_3(г)

были соответственно равны 0,5 и 0,8 моль/л. К моменту наступления равновесия концентрация оксида серы(VI) стала равной 0,3 моль/л. Вычислите равновесные концентрации остальных веществ системы и константу равновесия.

82 При некоторой температуре константа равновесия термической диссоциации

N₂O_4(г)  2NO_2(г)

равна 0,42. Равновесная концентрация NO₂ 0,32моль/л. Вычислите равновесную и начальную концентрации N₂O₄. Сколько этого вещества (в процентах) продиссоциировало к моменту равновесия?

83 При синтезе фосгена имеет место равновесие системы

Cl_2(г) + CO_(г)  COCl_2(г)

Равновесные концентрации равны (моль/л): Cl₂-0,5; СО-0,8; СОCl₂-0,32.

Определите константу равновесия и исходные концентрации Cl₂ и СО.

84 Исходные концентрации SO₂ и О₂ в системе

2SO_2(г) + O_2(г)  2SO_3(г)

были соответственно равны 0,8 и 0,6 моль/л. К моменту наступления равновесия концентрация оксида серы(VI) стала равной 0,4 моль/л. Вычислите равновесные концентрации остальных веществ системы и константу равновесия.

85 Реакция протекает по уравнению

2NO_(г) + O_2(г)  2NO_2(г)

Начальные концентрации NO и O₂ соответственно равны 0,6 и 0,4 моль/л. Как изменится скорость реакции, если концентрацию NO увеличить до 0,8 моль/л, а концентацию кислорода до 1,2 моль/л.

86 Реакция идет по уравнению:

2А + В  С.

Константа скорости этой реакции равна 0,5 (л)²моль^-2с^-1, а начальные концентрации веществ составляли (моль/л): А-0,4 и В-0,6. Вычислите скорость реакции в начальный момент времени и после того, как прореагирует 0,2 моль/л вещества А.

87 Разложение N₂O протекает по уравнению:

2N₂O_(г) = 2N_2(г) + O_2(г)

Константа скорости при 1173К равна 510^-4(л)²моль^-2с^-1. Начальная концентрация N₂O равна 3,2моль/л. Определите скорость реакции при заданной температуре в начальный момент и в тот момент, когда разложится 25 % N₂O.

88 При повышении температуры на 20^оС скорость реакции синтеза аммиака возросла в 9 раз. Определите температурный коэффициент скорости этой реакции.

89 Вычислите, при какой температуре реакция закончится за 30 мин, если при 293 К на это требуется 2 часа. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

90 При 393 К реакция заканчивается за 18 минут. За какое время закончится эта реакция при 443 К, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3,5.

91 Равновесные концентрации веществ в системе

Н_2(г) + J_2(г)  2HJ_(г)

равны (моль/л): Н₂ – 0,25, J₂ – 0,05, HJ –0,9.

Определите константу равновесия и исходные концентрации J₂ и Н₂.

92 Концентрации веществ в равновесной системе

N₂O_4(г)  2NO_2(г)

равны (моль/л): N₂O₄ – 0,0055, NO₂ – 0,0189. Вычислите константу равно-

весия и исходную концентрацию N₂O₄.

93 Константа равновесия реакции

N_2(г) +3H_2(г)  2NH_3(г)

при 673 К равна 0,1. Равновесные концентрации (моль/л): Н₂–0,6, NH₃– 0,18. Вычислите начальную и равновесную концентрации N₂.

94 При некоторой температуре константа равновесия термической диссоциации

N₂O_4(г)  2NO_2(г)

равна 0,26. Равновесная концентрация NO₂ 0,28 моль/л. Вычислите равновесную и начальную концентрации N₂O₄. Сколько этого вещества (в процентах) продиссоциировало к моменту равновесия?

95 При синтезе фосгена имеет место равновесие системы

Cl_2(г) + CO_(г)  COCl_2(г)

Равновесные концентрации равны (моль/л): Cl₂-2,5; СО-1,8; СОCl₂-3,2.

Определите константу равновесия и исходные концентрации Cl₂ и СО.

96 Равновесие реакции

2NO_(г) + O_2(г)  2NO_2(г)

установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): NO-0,5; О₂ -0,7;NO₂ -2,1.

Определите константу равновесия. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций, если в системе давление уменьшится в 2 раза? Куда сместится равновесие системы?

97 Исходные концентрации SO₂ и О₂ в системе

2SO_2(г) + O_2(г)  2SO_3(г)

были соответственно равны 0,3 и 0,45 моль/л. К моменту наступления равновесия концентрация оксида серы(VI) стала равной 0,2 моль/л. Вычислите равновесные концентрации остальных веществ системы и константу равновесия.

98 Определите равновесную концентрацию водорода в реакции:

2HJ_(г)  Н_2(г) + J_2(г),

если исходная концентрация HJ составляет 0,55 моль/л, а константа

равновесия К =0,12.

99 Константа равновесия реакции

FeO_(г) + СО_(г)  Fe_(г) + СО_2(г)

при некоторой температуре равна 0,5. Определите равновесные концентра-

ции СО и СО₂, если начальные концентрации этих веществ составляли 0,05 моль/л и 0,01 моль/л.

100 Начальные концентрации веществ в реакции:

СО_(г) + H₂O_(г)  CO_2(г) +H_2(г)

были равны (моль/л): СО – 0,5; H₂О – 0,6; СО₂ – 0,4; Н₂ – 0,2. Вычислите концентрации всех участвующих в этой реакции веществ после того, как прореагировало 60% воды.

Раздел 5 Растворы. Концентрация растворов. Гидролиз солей

5.1 Концентрация растворов

Растворы – это однородные (однофазные, гомогенные) системы переменного состава, образованные двумя или несколькими веществами (растворитель и растворенные вещества). Растворителем является то вещество, количество которого преобладает в данной системе. Растворяемое вещество может находиться в твердом (Т), жидком (Ж) и газообразном (Г) состояниях.

Растворы, в которых растворенное вещество находится в виде молекул, ионов или атомов и размер их не превышает 1 нм (1 нанометр=10^-9 м), называют истинными растворами.Растворы солей, кислот, оснований и др. веществ в воде представляют собой истинные растворы. Состав раствора определяется количествами растворенного вещества и растворителя, его концентрацией.

Массовая доля (ω)показывает, какую часть от данной массы раствора (m_р-ра) составляет масса растворенного вещества [m(В)]. Это безразмерная величина, которую можно выразить в долях единицы или в процентах

Если масса раствора определяется по его объему V(мл) и плотностиρ(г/мл), то:

Например, дан раствор с массовой долей гидроксида натрия (NaOH)=0,2 (т.е. 20 %), из чего следует, что каждые 100 г (кг) раствора содержат 20 г (кг) растворенного гидроксида натрия и 80 г (кг) воды.

Пример 1. Определите массовую долю (в %) хлорида калия в растворе, приготовленном из соли массой 12,70 г и воды массой 180,6 г.

Решение. Используя формулу, определяем массовую долю:

Пример 2. В воде объемом 400 мл растворили соль массой 60,0 г. Определите массовую долю (в %) соли в полученном растворе, если плотность воды равна 1,00 г/мл.

Решение.Определяем массу воды (растворителя):

m(Н₂О) =V(H₂O) ·p(H₂O) = 400 мл · 1,00г/мл = 400 г

Масса полученного раствора равна:

m(p-pa) =m(соли) +m(H₂O) = 400 г + 60,0 г = 460 г

Рассчитываем массовую долю соли в растворе:

Пример 3. Рассчитайте, какую массу соли и воды необходимо взять для приготовления раствора массой 20 кг с массовой долей нитрата калия 15 %.

Решение.Рассчитаем, какая масса соли потребуется для приготовления раствора массой 20 кг.

;

Находим массу воды, необходимую для приготовления раствора:

m(H₂O) =m(p-pa) –m(KNO₃);m(H₂O) = 20,0кг – 3,0кг = 17,0кг.

Пример 4. В воде массой 60 г растворили пентагидрат сульфата меди CuSO₄·5H₂Oмассой 5,0г. Определите массовую долю (в %) сульфата меди в полученном растворе.

Решение. Определяем массу безводного сульфата меди.

М(CuSO₄·5H₂O) = 160 + 90,0 = 250 г/моль

M(CuSO₄) = 160 г/моль

250 г 160 г (CuSO₄)

5,0 г х

Вычисляем массовую долю сульфата меди в полученном растворе

Пример 5. Раствор объемом 1,0 л, в котором массовая доля аммиака равна 28 % и плотность 0,9 г/мл, смешан с водой объемом 0,5 л. Рассчитайте массовую долю аммиака в полученном растворе, если плотность воды 1,0 г/мл.

Решение.Вычисляем массу аммиака, содержащуюся в растворе объемом 1,0 л (1000 мл):

,

где V(p-pa) – объем раствора аммиака, 1,0 л или 1000 мл;

ρ - плотность раствора аммиака.

.

Масса полученного раствора равна:

m(p-paNH₃) +m(H₂O) =V·ρ(p-paNH₃) +V·ρ(H₂O) =

=1000 ·0,9 + 500·1,0 = 1400 г.

Определяем массовую долю аммиака в полученном растворе:

,

Молярная концентрация [С(В)] - молярность - определяется количеством растворенного вещества (), содержащегося в 1л раствора:

,

где V– объем раствора, л.

Единица измерения молярной концентрации – моль/л.

Молярность раствора обозначается буквой М (после числа). Например, раствор с молярной концентрацией хлорида натрия 1 моль/л может быть обозначен как 1М. Аналогично, записи 0,1М; 0,01М и 0,001М означают соответственно деци-, санти- и миллимолярный растворы.