Методичка по общей химии
.pdf
8.Как объяснить тот факт, что при добавлении небольших количеств
сильных кислот, щелочей и разбавлении кислотность раствора прак-тически не меняется?
0. Как рассчитываются значения рН в буферных растворах кислот-
ного и основного типа?
0.Что понимают под а) буферной ёмкостью раствора; б)
буферной си-
лой раствора?
0. К 20 мл 1%-ного раствора NH4NO3 (ρ= 1 г/мл) добавили 1
мл 0,5М
34
раствора аммиака. Раствор разбавили в мерной колбе до 100
мл. Вы-числите рН полученного раствора. Kb = 1,8.10−5, pKb = 4,75.
Ответ: 8,56.
0.К 25 мл 0,2 М раствора KH2PO4 прибавили 15 мл 0,2 М
раствора
K2HPO4. Вычислите рН полученного раствора. Ka1 = |
7,6.10−3, |
||
pKa1 = 2,12; Ka2 = 6,3.10−8, pKa2 = 7,2; Ka3 = 1,3.10−12, pKa3 |
= |
||
11,87. |
|
|
|
Ответ: 6,98. |
|
|
|
0. |
К 12 мл 0,03 М раствора НСООН прибавили 15 мл 0,15 |
М |
|
|
раство- |
|
|
ра |
НСООK. Вычислите рН полученого раствора. |
Ka |
= |
1,8.10−4, |
|
|
|
pKa |
= 3,75. Ответ: 4,35. |
|
|
0.Вычислите рН раствора, в 500 мл которого содержится 1 г
НСООН
и 1 г НСООK. Ka = 1,8.10−4, pKa = 3,75. Ответ: 3,49.
0.Смешали поровну 0,5%-ные растворы аммиака и нитрата аммо-
ния. Найдите рН полученного раствора, плотность которого 1
г/мл. Kb= 1,8.10−5, pKb = 4,75. Ответ: 9,92. |
|
||
0. Сколько |
мл |
0,2 М раствора карбоната натрия |
надо |
добавить |
к |
10 |
|
мл 0,3 М раствора гидрокарбоната натрия, чтобы получить раствор с рН = 10? Ka1 = 4,4.10−7, pKa1= 6,36; Ka2 = 4,7.10−11, pKa2 = 10,33. Ответ: 7 мл.
0.Сколько (г) Na2CO3 надо добавить к 100 мл 0,3 М раствора
NaHCO3,
чтобы получить раствор с рН 10? Ka1 = 4,4.10−7, pKa1= 6,36; Ka2 = 4,7.10−11, pKa2 = 10,33. Ответ: 1,49 г.
Гетерогенное равновесие.
Внасыщенном растворе малорастворимого электролита
KtAn уста-навливается химическое равновесие: KtAn(тв)
Kt+(р-р) + An−(р-р), которое количественно характеризуется при
постоянной |
температуре |
константой |
гетерогенного |
равновесия, |
называемой произведением растворимости (ПР): |
||
ПР(KtAn) = [Kt+].[An−]. Произведение [Kt+].[An−] называют
ионным произведением и обозначают ИП(KtAn). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: Для реакции 1-го порядка: k |
= |
2,3 |
lg |
Cо |
|
|
|
|
|||||||||||||
τ |
C |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
τ |
|
|
|
|
|
2,3 |
|
Cо |
|
2,3 |
|
Cо |
|
|
|
Cо |
|
2,3 |
|
Cо |
||||||
k = |
|
|
lg |
|
|
; |
k = |
|
lg |
|
; |
2, 3 lg |
|
|
= |
|
lg |
|
|||
|
1 |
48 |
3 |
27 |
48 |
3 |
27 |
||||||||||||||
|
lg Cо = |
2,763 |
= 1, 806 ; |
|
С0 = 63,97 г субстрата. |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
1,53 |
|
|
||||||||||||||||||
7. Как изменится скорость реакции: 4HCl + O2 → 2Cl2 + 2H2O,
проте-кающей в газовой фазе, если увеличить в три раза:
1)концентрацию кислорода;
2)концентрацию хлороводорода;
3)давление в системе?
Решение: Если обозначить концентрации HCl и O2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
соответственно через x и y , то выражение для скорости |
|
|||||||||||
реакции примет вид: υ=k.C4(HCl).C(O2) = k x4 y. После |
|
|
||||||||||
увеличения концентрации в 3 раза они будут равны 3 x |
для |
|||||||||||
HCl и 3y для O2, поэтому: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1) |
υ = k x4 3y |
= 3k x4 y. Увеличение |
скорости |
реакции |
по |
|||||||
|
|
|
|
|
ϑ |
|
3 k x4y |
|
|
|||
отноше-нию к первоначальной составляет: |
1 |
= |
|
|
|
|
= |
3. |
||||
ϑ |
x |
4 |
y |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2) |
υ = k (3 x)4 y = 81 k x4 y, |
υ2/υ = 81. |
|
|
|
|
|
|
||||
3) |
Увеличение |
давления во |
столько |
же |
раз |
увеличивает |
||||||
концентрацию газообразных реагирующих веществ, поэтому: υ3
= k (3x)4 3 y = 243k x4 y, υ3/υ = 243.
Вопросы и задачи для самоподготовки.
1.Что изучает химическая кинетика? Какова ее практическая цель?
2.Что называется скоростью химической реакции, какова её размер-ность?
3.Дайте определения и приведите примеры гомогенных и гетероген-ных реакций. Как находятся их скорости?
66
3. Во сколько раз уменьшится скорость окисления глюкозы в орга-низме, если уменьшить температуру тела с 37° до 30°
при темпера-турном коэффициенте γ = 1,7?
t2−t1
Решение: По правилу Вант-Гоффа: ϑt2 = 10 ,
ϑt1
37−30
ϑ |
o |
|
|
|
|
|
|
||
37 |
= 1, 7 |
10 |
= 1, 5 . |
|
o |
||||
ϑ |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
Следовательно, скорость реакции уменьшилась в 1,5 раза. 4. При увеличении температуры от 10° до 50°С скорость реакции уве-личилась в 16 раз. Определите её температурный коэффициент.
Решение: По правилу Вант-Гоффа:
50−10
ϑ |
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
4 |
|
|
4 |
|
|
||
50 |
|
= γ |
, γ |
= 16; |
γ = |
16 |
=2 |
|||
ϑ |
o |
|
|
|
||||||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: температурный коэффициент реакции равен 2.
5. Раствор лекарственного вещества содержит 500 активных единиц в 1мл. Через 40 дней в нём осталось 20 единиц в мл.
Реакция протекает по первому порядку. Рассчитайте константу скорости и период полу-превращения реакции.
Решение: Для реакции 1-го порядка
k = |
2,3 |
lg |
Cо |
,где |
τ |
C |
|||
|
|
|
τ |
|
С0 и Сτ − начальная и текущая концентрации, а τ − время.
τ= 24.40 (дней) = 960 (часов).
|
|
|
|
|
2,3 |
|
500 |
|
|
2,3 |
− |
1) |
|
|
|
k = |
|
|
lg |
|
|
|
= |
|
1, 4 = 0,0034 (час |
||
|
|
960 |
|
20 |
960 |
||||||||
τ 1 |
= |
2,3 lg 2 |
= |
0,692 |
= |
0,692 |
= 203,5 (час) = 8,5 (дней). |
||||||
k |
|
k |
|
0,0034 |
|||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. В ферментативной реакции через час после её начала осталось 48 г субстрата, а через 3 часа − 27 г. Определите
начальную концентрацию субстрата, считая, что реакция имеет первый порядок.
35
В насыщенном растворе ПР(KtAn) = ИП(KtAn), в
ненасыщенном—
ПР(KtAn) > ИП(KtAn), в пересыщенном: ПР(KtAn)<ИП(KtAn).
Концентрация электролита Х в насыщенном растворе называется растворимостью (s(X) в моль/л): s(X) = L(X)/M(X), где L(X) − раство-римость электролита в г/л.
Связь между растворимостью и произве-дением растворимости электролита в зависимости от числа ионов в молекуле
электролита удобно представить в виде таблицы:
Формула |
Число ионов |
ПР (Х) |
s(X) |
||||||||
электролита |
в молекуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х (пример) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KtAn |
2 |
s2 |
2 ПР |
||||||||
(AgCl) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KtAn2 |
3 |
4s3 |
3 |
|
|
ПР |
|
|
|
|
|
(PbI2) |
|
|
4 |
|
|
|
|
||||
KtAn3 |
4 |
27s4 |
4 |
|
ПР |
|
|
||||
(Fe(OH)3) |
|
|
27 |
|
|
|
|
||||
Kt3An2 |
5 |
108s5 |
5 |
ПР |
|
|
|||||
(Ca3(PO4)2) |
|
|
108 |
|
|
|
|||||
KtnAnm |
n + m |
nnmmsn+m |
n+m |
ПР |
|||||||
|
|
|
nn mm |
|
|||||||
Задачи с решениями.
0.В 1 л воды растворяется 2,88.10−6 г AgI. Вычислите
ПР(AgI).
Дано: Решение:
V(H2O) = 1 л |
AgI (тв) ←→ Ag+(р-р) + I−(р-р) |
|
m(AgI) = |
− |
|
− |
ПР(AgI) = [Ag+].[I ] |
|
2,88.10 6г. |
− |
m(AgI) |
ПР(AgI) = ? |
[Ag+] = [I ] = C(AgI) = |
|
M(AgI) V(p-pa) |
||
|
|
|
0) V(p-pa) = V(H2O) = 1 л, M(AgI) = 235 г/моль
0) C(AgI) = = 1,225.10−8 (моль/л) 36
0) ПР(AgI) = (1,225.10−8)2 = 1,5.10−16. Ответ: 1,5.10−16
0.Образуется ли осадок Fe(OH)3 в растворе, содержащем
1,5.10−3
моль/л FeCl3 и 5.10−5 моль/л NaOH? ПР(Fe(OH)3) = 3,8.10−38.
Дано: |
Решение: |
|
|
C(FeCl3)= |
|
Fe(OH)3(тв) |
Fe3+(р-р) + 3 OH−(р-р) |
1,5.10−3моль/л |
ПP(Fe(OH)3) = [Fe3+].[OH−]3 |
||
C(NaOH) = 5.10−5 |
0) |
[Fe3+] = C(FeCl3) = 1,5.10−3 |
|
моль/л |
|
моль/л |
|
ПP(Fe(OH)3) = |
0) |
[OH−] = C(NaOH) = 5.10−5 моль/л |
|
3,8.10−38 |
0) |
ИП(Fe(OH)3) = [Fe3+].[OH−]3 = |
|
ИП >< ПР − ? |
|
1,5.10−3.(5.10−5)3 = 1,9.10−6 |
|
|
|
|
|
0) ИП >> ПР, следовательно, осадок образуется.
Ответ: осадок образуется.
0.При какой концентрации ионов Al3+ будет образовываться осадок
Al(OH)3 из раствора с рН = 6? ПР(Al(OH)3) = 5,1.10−33.
Дано: |
Решение: |
|
pH = 6 |
Al(OH)3(тв) |
Al3+(р-р) + 3 OH−(р-р) |
ПР(Al(OH)3) = |
|
|
5,1.10−33 |
[OH−] = |
10−14 |
; |
|
+ |
||||
[Al3+] = ? |
|
[H ] |
||
ПР(Al(OH)3 ) = [Al3+ ] [OH- ]3 |
||||
|
||||
0) [H+] = 10−pH = 10−6 (моль/л);
0) [OH−] = 10−14/10−6 = 10−8 (моль/л);
0) [Al3+] = 5,110−33 = 5,1.10−9 (моль/л).
(10−8)3
Ответ: 5,1.10−9 моль/л.
Вопросы и задачи для самоподготовки
0. Какое равновесие называют гетерогенным?
0.Выведите выражение произведения растворимости (ПР)
малорас-
творимой соли на примере AgCl. |
|
|
|
|
|||||
0. При |
каких |
условиях |
осадки |
выпадают, растворяются и |
|||||
|
находятся |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
|
|
|
|
ной |
С1(В) = 0,45 5 = 2,25 |
(моль/л). Значит, |
концентрация |
||||||
вещества В уменьшилась на 5,0 − 2,25 = 2,75 (моль/л). |
|
||||||||
|
Так как вещества А и В взаимодействуют между собой с |
||||||||
соотноше-нии 2:1, то концентрация вещества А |
уменьшилась |
||||||||
на |
5,5 |
моль/л |
(2,75 2) |
и |
стала |
равной 6,0 |
− |
5,5 = |
0,5 |
(моль/л). |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Скорость химической реакции в тот момент, когда в |
||||||||
реакционной смеси останется 45% вещества В, |
станет |
υ1 = |
|||||||
0,5 (0,5)2 2,25 = 0,28 (моль л−1 с−1). |
|
|
|
||||||
Ответ: υ0 = 90,0 моль/(л.с), υ1 = 0,28 моль/(л.с).
2. Окисление глюкозы в организме протекает через несколько проме-жуточных стадий по суммарному уравнению: С6Н12О6 (т) +
6О2 (г) = 6СО2 (г) + Н2О(ж). Запишите кинетическое уравнение этой реакции и оп-ределите, как изменится скорость реакции: а) в условиях высоко-горья, где концентрация кислорода вдвое меньше; б) в барокамере, где давление воздуха вдвое больше атмосферного.
Решение:
Запишем кинетическое уравнение реакции окисления глюкозы:
υ = k C6(O2)
Обозначим начальную концентрацию О2 через а моль/л, тогда
υ0 = k а 6
а) В условиях высокогорья С1(О2) = а/2 моль/л. υ1 = k ( а/2)6
=k a6 . Определим как изменяется скорость:
64
|
ϑ |
k a6 |
|
1 |
|
|||
|
1 |
= |
|
|
|
= |
|
. |
ϑ |
k a |
6 |
64 |
64 |
||||
|
о |
|
|
|
|
|||
Следовательно, скорость реакции уменьшается в 64 раза. б) В барокамере С(О2) = 2 а моль/л. υ2 = k (2а)6 = 64.k а6.
|
ϑ |
64 k a6 |
|||
Определим, как изменится скорость: |
2 |
= |
|
|
= 64 . |
ϑ |
k a |
6 |
|||
|
о |
|
|
||
Следовательно, скорость реакции увеличивается в 64 раза.
64
Зависимость скорости реакции от температуры определяется пра-вилом Вант-Гоффа, которое математически выражается
|
|
|
|
|
|
t2−t1 |
|
|
соотноше-нием: |
ϑt |
2 |
= ϑt γ 10 |
, |
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
ϑt1 , ϑt 2 |
− |
скорость реакции |
соответственно при |
начальной |
и |
|||
конеч-ной |
температурах; γ |
− температурный |
|
коэффициент, |
||||
который показы-вает во сколько раз увеличилась константа скорости реакции при увеличении температуры на 100.
Правило Вант-Гоффа является приближенным, более
точно зави-симость скорости от температуры выражается уравнением Аррениуса:
−ERактT , где
A − постоянная, на зависящая от температуры; e = 2,17828
(основа-ние натурального логарифма); Eакт − энергия активации; R = 8,314 Дж/моль. K (газовая постоянная); T −
абсолютная температура
(Т = t + 273).
Задачи с решениями.
1. Гомогенная реакция между веществами А и В протекает по
урав-нению 2А + В = С, концентрация вещества А равна 6
моль/л, а ве-щества В − 5 моль/л. Константа скорости
реакции равна 0,5 |
л2 моль−2 с−1. Вычислите |
скорость |
химической реакции в |
начальный момент и в тот |
момент, |
когда в реакционной смеси останется 45% вещества В.
Решение:
Согласно закону действующих масс: υ = k C2(A) C(B).
Скорость хи-мической реакции в начальный момент равна υ0 = 0,5 62 5 = 90,0 (моль л−1 с−1). По истечении некоторого времени в реакционной смеси останется 45% вещества В, т.е.
концентрация вещества В станет рав37
в равновесии с насыщенным раствором? Сравните ионное произведе-ние (ИП) с произведением растворимости (ПР).
5.Как влияет на растворимость вещества введение в его насыщен-
ный раствор одноимённого иона? Ответ мотивируйте.
0.Выведите формулы для расчёта ПР по известной растворимости (s)
для случаев: а) BaSO4; б) Mn(OH)2; в) Cr(OH)3; г) Mg3(PO4)2; д) KtnAnm.
0. |
Сколько (г) |
CaSO4 растворяется в 1 |
л |
воды, если |
||
|
ПР(CaSO4) = |
|
|
|
|
|
6,1.10−5? |
Ответ: 1,062 г. |
|
|
|
||
0. |
В 1 |
л воды |
растворяется |
0,001215 |
г |
Са3(РО4)2. |
|
Вычислите |
|
|
|
|
|
ПР(Са3(РО4)2). Ответ: 1.10−25. |
|
|
|
|||
0. |
Какая |
из солей более растворима в воде и во сколько |
||||
|
раз: |
хлорид |
|
|
|
|
или хромат серебра, если ПР(AgCl)= 1,1.10−10, ПР(Ag2CrO4) =1,6.10−12?
Ответ: хромат серебра, в 7,3 раза по молям, в 16 раз по массе.
0. Сколько |
(г) |
AgBr |
содержится |
в 10 л насыщенного |
раствора, если |
|
|
|
|
ПР(AgBr) = |
4.10−13. Ответ: 1,19.10−3г. |
|
||
0.Сколько (г) BaSO4 содержится в 100 л насыщенного раствора, если
ПР(BaSO4) = 1.10−10 . Ответ: 0,23 г.
0. Сколько (г) NaOH надо прибавить к 20 мл 5.10−5М раствора МgCl2,
чтобы образовался осадок Mg(OH)2? ПР(Mg(OH)2) = 1,2.10−11.
Ответ: = 3,9.10−4 г.
0.Сколько мл 2М раствора HCl необходимо прибавить к 20 мл
0,03М
раствора Pb(NO3)2, чтобы образовался осадок PbCl2?
ПР(PbCl2) = 2,4.10−4. Ответ: 0,94 мл.
0.Образуется ли осадок CaSO4, если к 0,1М раствору CaCl2
добавить
равный объём 0,1 М раствора H2SO4? ПР(CaSO4) = 6,1.10−5.
Ответ: ИП = 4,26.10−4; образуется.
0.При каком значении рН начнется образование осадка
Mg(OH)2 из
2.10−2М раствора MgSO4? ПР(Mg(OH)2) = 1,2.10−11. Ответ: 9,38. 38
Образец билета тестированного контроля
по теме: Буферные растворы. Гетерогенное равновесие.
0. рН ацетатной буферной смеси, состоящей из 200 мл 0,1N
раствора кислоты (Ka = 1,8.10−5) |
и 100 |
мл 0,05 N |
раствора её соли равен: |
|
|
а) 4 |
б) |
5 |
в) 6 |
|
|
0.В 100 мл насыщенного раствора содержится 2,156.10−3 г
соли Ag2CrO4, ПР которой равен:
а) 6,5.10−5 |
б) 1,1.10−12 |
в) |
|
1,3.10−4 |
|
0. ПР (СаС2О4) = 2,67.10−9, чему равна |
растворимость |
|
оксалата каль-ция в г/л: |
|
|
а) 5,17.10−5 |
б) 6,62.10−3 |
в) |
|
5,17.10−3 |
|
0.Укажите формулу для расчёта буферной ёмкости по кислоте:
а) |
ν(NaOH) |
|
б) |
ν(HCl) |
в) |
||
ν(NaOH) pH |
|
V(буф. р-ра) |
∆pH |
||||
|
|
|
ν(HCl) |
|
|
|
|
|
|
|
V(HCl) pH |
|
|
|
|
0.Укажите формулу для расчёта растворимости PbCl2 в
моль/л:
а) ПР |
|
б) |
ПР |
|
|
|
в) |
||
4 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 ПР |
|
|
|
|
|
||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответы на задания образца ТК: |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер вопроса |
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
Код ответа |
|
а |
|
|
б |
|
б |
б |
в |
Лабораторные работы
Опыт 1.
Налейте в 2 пробирки по 5 − 6 капель растворов H2SO4 и
Na2SO4. Добавьте в каждую из них по несколько капель раствора BaCl2. Что наблюдается? Напишите ионно-
молекулярные уравнения реакций и выражение для произведения растворимости образовавшейся соли.
Опыт 2.
К 5 − 6 каплям раствора NH4Cl добавьте такой же объём раствора NaOH или KOH. Содержимое пробирки нагрейте и поднесите к её от-
63
веществ можно судить о соответствующих изменениях концентрации всех остальных. Концентрацию (С) выражают в моль/л, а время (τ) в секундах или минутах. Средняя
скорость реакции А + В = С + D равна ϑ=±∆∆Cτ , где ∆C = C2
− C1, ∆τ = τ2 − τ1.
Знак минус ставится потому, что, несмотря на убывание концен-трации одного из реагирующих веществ А или В и,
следовательно, на отрицательное значение разности С2 − С1,
С2 < С1, ∆С < О, скорость реакции может быть только положительной величиной. Если же сле-дить за изменением концентрации одного из продуктов реакции С или D, то она в
ходе реакции будет возрастать С2 > С1, ∆С > О, и поэто-
му в правой части приведенного уравнения надо ставить знак
плюс.
Скорость химической реакции пропорциональна
произведению концентраций реагирующих веществ (закон
действующих масс): υ |
= |
k C(A) C(B), |
где С(А) |
и С(В) − |
молярные концентрации |
А |
и В, k − |
константа |
скорости |
реакции зависит от природы веществ и от темпе-ратуры.
Для гомогенной реакции общего вида: а А + в В = с С +
d D
υ = k Ca(A) Cb(B)
Уравнение, связывающее скорость реакции с
концентрацией реа-гирующих веществ, называют кинетическим уравнением реакции.
Для гетерогенной реакции вида: 1) А(г) + 2В(тв) = АВ2 (ж)
υ = k.С(А)
2) А(г)+ 2В(ж) = АВ2 (ж)
υ = k.С(А)
3) А(ж) + 2В(тв) = АВ2 (ж)
υ = k.С (А)
Таким образом, в кинетическое уравнение не входит концентрация твёрдого вещества (всегда), а жидкого − в
реакции с газом.
62
(0) H2(г) + O(г) = H2O(г) в) ∆H1 > ∆H2 > ∆H3
(0)H2(г) + 0,5 O2(г) = H2O(г)
(0)2H(г) + O(г) = H2O(г)
3. В каком случае энтальпия реакции нейтрализации составляет −56,5 кДж/моль?
а) при нейтрализации слабой кислоты сильным основанием;
б) при нейтрализации слабой кислоты слабым основанием;
в) при нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.
0.Вычислите энтальпию реакции: CuS(тв) + 2O2(г) = CuSO4(тв), если ∆Hf(CuS) =
−48,5 кДж/моль; ∆Hf(CuSO4) = −769,12 кДж/моль.
а) −817,62 кДж; |
б) −720,62 кДж; |
в) 720,62 кДж. |
0.Вычислите энтальпию фазового перехода Sаморф. → Sкрист.,
если
∆Hсгор. (Sкрист.) = −849,8 кДж/моль; ∆Hсгор.(Sаморф.) =
−866,5кДж/моль.
а) 16,7 кДж; б) −16,7 кДж; в) 1716,3 кДж.
0. В каком из следующих случаем реакция возможна при любых температурах?
а) ∆H < 0; ∆S > 0; |
б) ∆H > 0; ∆S > 0; в) ∆H < 0; ∆S |
|
< 0. |
Ответы на задания образца билета ТК: |
|
|
|
|||||||
Номер вопроса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
||
Код ответа |
|
в |
б |
|
в |
б |
|
б |
а |
|
|
|
ЗАНЯТИЕ 8. |
|
|
|
|
|
|||
Тема: Химическая кинетика и катализ. |
|
|
|
|||||||
Под скоростью |
химической |
реакции |
понимают |
изменение |
||||||
концен-трации одного из участников реакции в единицу времени при неиз-менном объёме системы. При этом неважно о каком из участвующих в реакции веществ идет речь, так как
все они связаны между собой уравнением реакции, а потому
по изменению концентрации одного из
39
верстию влажную лакмусовую бумажку. Что наблюдается?
Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций.
Опыт 3.
А) К 10 каплям разбавленного раствора аммиака
добавьте 1 каплю универсального индикатора, а затем около
0,1 г твёрдого NH4Cl.
Б) К 5 − 6 каплям разбавленной уксусной кислоты добавьте 1 кап-лю универсального индикатора, а затем около
0,1 г твёрдого ацетата натрия. Объясните причину изменения окраски индикатора в обоих случаях и напишите выражение
констант |
диссоциации гидроксида аммония и уксусной |
|
кислоты. |
|
|
Опыт 4. |
|
|
Налейте |
в 2 пробирки по 5 − 6 капель раствора аммиака |
|
и добавь-те в одну из них около 0,1 г твёрдого NH4Cl.
Прибавьте |
к |
обоим рас-творам по 3 − |
4 капли раствора |
||
MgCl2. |
Что |
наблюдается? |
Напишите |
выражение |
для |
произведения растворимости гидроксида магния, уравнение реакции и объясните результаты обоих опытов.
Опыт 5.
Налейте в пробирки по 5 − 6 капель растворов NaCl, K2SO4, ZnCl2, Na2CO3, CH3COONa, Al2(SO4)3. С помощью универсального индикатора определите реакцию среды.
Объясните результаты и напишите урав-нения соответствующих реакций в молекулярной и ионной формах.
Опыт 6.
В2 пробирки налейте по 5 − 6 капель растворов Na2CO3
иNa2SO3. Прибавьте по 1 капле универсального индикатора,
определите реак-цию среды. Составьте уравнения гидролиза.
Какая соль гидролизуется больше? Почему? Подтвердите расчётами.
Опыт 7.
В2 пробирки налейте по 5 − 6 капель растворов Na2CO3
иNaНCO3. С помощью универсального индикатора определите рН рас-
творов.Объясните различие в значениях рН этих растворов расчётами.
40
Напишите уравнения гидролиза.
Опыт 8.
Налейте в две пробирки по 2 мл раствора ZnCl2.
Определите реак-цию среды с помощью универсального индикатора. В раствор одной из пробирок опустите кусочек цинка и нагрейте. Сравните окраску раствора с цинком с исходной. Как изменилась окраска индикатора? Почему? Какой газ выделяется? Какова роль нагревания? Напишите уравнения реакций.
Окраска универсального индикатора в интервале рН 1,0 −
|
11,0 |
рН |
Цвет раствора |
1,0 |
малиновый |
2,0 |
розово-оранжевый |
3,0 |
оранжевый |
4,0 |
желто-оранжевый |
5,0 |
желтый |
6,0 |
зеленовато-желтый |
7,0 |
желто-зелёный |
8,0 |
зелёный |
9,0 |
сине-зелёный |
10,0 |
серовато-синий |
11,0 |
сине-фиолетовый |
ЗАНЯТИЕ 5
Тема: Коллигативные свойства растворов неэлектролитов
Кколлигативным свойствам относятся:
1.Осмотическое давление в растворе проявляется только тогда, когда раствор
отделен от растворителя полупроницаемой мембраной. На основании опытных данных было установлено, что осмотическое давление рас-твора пропорционально концентрации растворенного вещества (Х) и абсолютной температуре:
61 |
|
|
вычислите двумя способами ∆G0298 реакции |
COCl2 = |
CO + |
Cl2. |
|
|
∆H0ƒ, кДж/моль |
−223 |
−110,5 |
0 |
|
|
|
S0ƒ, Дж/(моль. K) |
|
289,2 |
197,4 |
223 |
|
|
|
∆G0ƒ, кДж/моль |
−210,4 |
−137,2 |
0
и определите возможность её осуществления в стандартных условиях.
Ответ: 73,2 кДж; ∆G0 > 0 и реакция в данных условиях неосуществима.
34. Вычислите ∆H0, ∆S0 и ∆G0 (при 298 K) для реакции
2Ag(тв) + Hg2Cl2(тв) → 2AgCl(тв) + 2 Hg(ж),
|
|
|
если |
|
|
∆H0ƒ, кДж/моль |
0 |
|
−264,9 |
|
−127,03 |
0 |
|
|
|
|
|
S0ƒ, Дж/(моль.K) |
42,7 |
196 |
|
96,11 |
|
77,4 |
|
|
|
|
|
∆G0ƒ, кДж/моль |
0 |
|
−210,7 |
|
−109,72 |
0 |
|
|
|
|
|
Покажите, |
что |
для |
этой |
реакции |
выполняется |
соотношение ∆G=∆Н − T.∆S. Протекает ли самопроизвольно эта реакция? Благо-приятствует ли изменение энтальпии и
энтропии (в отдельности) са-мопроизвольному протеканию этой реакции или наоборот?
Ответ: −8,74 кДж; 10,84 кДж; 65,52 Дж/K; реакция должна проте-кать самопроизвольно; протеканию реакции благоприятствует лишь энтропийный фактор.
Образец билета тестированного контроля
по теме: Химическая термодинамика и термохимия.
Вопросы:
Ответы:
1. |
К каким химическим процессам применим |
а) изобарным; |
закон Гесса? |
|
|
б) изотермическим; |
|
|
в) изобарно-изотермическим. |
|
|
2. |
Укажите правильное соотношение ∆H для |
а) ∆H2 < ∆H1 |
< ∆H3 |
|
|
б) ∆H2 > ∆H1 > ∆H3 60
ты будет потеряно при выделении через кожу 750 г воды?
Ответ: 44 кДж/моль; 1833 кДж.
27.Почему процесс денатурации белка трипсина при 50°
является са-мопроизвольным, хотя реакция является эндотермической, тепловой эффект равен 2725,7 кДж/моль, S
реакции равен 8,8 кДж/моль.K?
Ответ: ∆Gреакции = −1116,3 кДж.
28. При взаимодействии 3,6 г оксида железа (II) с оксидом углерода (II) выделяется 0,71 кдж, а при сгорании 2,8 г
оксида углерода (II) выделяется 28,29 кДж теплоты.
Вычислите стандартную энтальпию образования твёрдого оксида железа (II). Ответ: −268,7 кДж/моль.
29.При сгорании 2 моль фосфина РН3 образуется оксид
фосфора (V), вода и выделяется |
2440 кДж |
теплоты. |
Определите стандартную эн-тальпию |
образования |
фосфина, |
если стандартные энтальпии образо-вания оксида фосфора (V)
и воды равны соответственно −1528 и −286 кДж/моль. Ответ: 17 кДж/моль.
30. Найдите энтальпию сгорания алмаза, если стандартная энтальпия сгорания графита равна −393,51 кДж/моль, а
энтальпия фазового перехода С(графит) → С(алмаз) составляет
1,88 кДж/моль.
Ответ: −395,39 кДж/моль.
31. Вычислите энтальпию гидратации карбоната натрия, если энталь-пия растворения безводной соли −25,08 кДж/моль,
энтальпия рас-творения десятиводного кристаллогидрата
66,88 кДж/моль.
Ответ: −99,96 кДж/моль.
32. Определите знаки ∆H0, ∆S0 и ∆G0 для реакции АВ(кр)+В2(г) =
АВ3(к), протекающей при 298 K в прямом направлении. Будет ли ∆G0 возрас-тать или убывать с ростом температуры.
Ответ: ∆S0 < 0; ∆G0 < 0; ∆H0 < 0; ∆G0 с ростом температуры возрастает.
33. Пользуясь значениями ∆H0ƒ, |
S0ƒ и |
∆G0ƒ |
отдельных |
соединений, |
|
|
|
41 |
|
|
|
Росм. = C(X).R.T (закон Вант-Гоффа), где R – |
коэффициент |
||
пропор-циональности, равный |
газовой |
постоянной (8,314 |
|
Дж/(моль.K).
Закон справедлив для разбавленных растворов неэлектролитов, в концентрированных растворах неэлектролитов и водных растворах электролитов наблюдаются отклонения от закона. Для учёта межмо-лекулярных взаимодействий Вант-Гофф ввёл поправочный коэффи-циент,
названный изотоническим коэффициентом (i): Росм.=i.C(X).R.T.
Для растворов неэлектролитов i = 1. Для водных растворов электроли-тов i > 1, максимальное его значение равно числу