Яглов В.Н. (ред.) Задачи предлабораторного контроля по химии

Подождите немного. Документ загружается.

Дано:

Уравнение реакции,

Т-?

РЕШЕНИЕ:

С0

2(г)

К =

со

<=>

2СО

(Г)

Значения

(

Н°(298К)

и 5 (298К) веществ берем из табл.3[1]

Н°(298К),

кД

ж/моль

5°(298К),

Дж/(моль-К)

С0

2(г)

2137

(10

2СО

(Г)

2-(-

110,5)

2-(197,5)

-2,ЗКТ1§К

Н°(298К)

ТД

5°(298К)

Если

то

1§К

= 0, тогда

Н°(298К)

ТД

5°(298К)

= 0, а

где

10^

- коэффициент пересчета кДж в Дж

ДгН°(298К)

2Д

Н°(298К,

СО

(г)

)

[Д,Н°(298К,

СО

2(г)

)

+ Д,Н

()

(298К,

)]

Н°(298К)

2-(-

10,5)

[(-393,5)

+ 0] = 172,47 кДж.

АгЗ°(298К)

5°(298К,

СО

(г)

)

[5°(298К,

СО

ад

)

3°(298К,

(Ю

)]

2-197,5

- (213,7 + 5,74) = 175,6

Дж/К

172,47^01

Ответ:

= 1 при 982 К.

175,6

Уровень С

1. Как изменится скорость реакции:

(Г

)

2В

(Г)

2С

(Г

если:

а) увеличить давление в системе в 2 раза;

б) увеличить концентрацию вещества В в 3 раза;

в) увеличить объем системы в 3 раза?

Дано:

Уравнение реакции,

а) Р увеличивается в

два раза

б) Св увеличивается в

три раза

в) V увеличивается в

три раза

РЕШЕНИЕ:

На основании закона

действующих масс

Уо

К-Сд-Св

а) увеличение давления в системе в 2 раза равносильно

увеличению концентрации реагирующих веществ во

столько

"Же

раз.

Следовательно:

К-(2Сд)-(2С

)

2-2

.К-Сд.С

8У

Тогда: = 8 раз.

м>

б) при увеличении концентрации вещества В в 3 раза.

V, =

К-С

-(ЗСв)

-К-С

.Св

9У

Тогда:

= 9 раз.

мз

в) увеличение объема в системе в 3 раза равносильно

уменьшению концентрации реагирующих веществ во столько

же

раз:

Тогда:

Ответ: а) при увеличении давления в 2 раза скорость реакции

возрастает в 8 раз;

б) при увеличении концентрации вещества В в 3 раза скорость

реакции увеличивается в 9 раз;

в) при увеличении объема системы в 3 раза скорость реакции

уменьшается в 27 раз.

2. На основании принципа Ле Шателье определить, в

каком направлении сместится равновесие в

следующей системе:

250

2(г)

<=>

280

3(г)

Н°(298К)

-284,2

кДж

при: а) понижении температуры,

б) повышении концентрации

8О

в) повышении давления.

Записать выражения константы равновесия реакции:

Дано:

Уравнение реакции

Н°(298К)=-284,2

кДж

Определить направление

смещения равновесия

при изменении Т, Р, С

50,

РЕШЕНИЕ:

Константа равновесия реакции

250

2(г)

<=>

250

3(г)

Н°(298К)=-284,2 кДж

50,

Смещение равновесия реакции зависит от знака

Н°(298К)

Т.к.

Н°(298К)<0,

т.е. реакция

экзотермическая, то при понижении температуры равновесие

сместится в сторону прямой реакции.

(—>),

идущей с

выделением

теплоты. Протекание прямой реакции, согласно

принципу

Ле Шателье, ослабит эффект понижения

температуры.

К аналогичному выводу приходим из выражения

зависимости константы равновесия и энергии Гиббса

Д,С°(298ЛГ)

Д,Я"(298Л")

5"(298Л')

Так как

Н°(298К)<0,

то значение

будет равно 10 в дробной

"Д.5°(298/0

положительной степени. Дробное слагаемое

от

2,3^?

температуры не зависит. Тогда при понижении температуры и

отрицательном значении

Н°(298К)

дробное слагаемое

Д.Я°(298*Г)

— будет иметь знак (+) и будет возрастать т.е.

суммарное значение показателя степени и значение

будут

возрастать. А это означает, что количество продуктов реакции

должны возрасти, что возможно при смещении равновесия

вправо

(—>•).

б) Константа равновесия

не зависит от

[50

]

-[0

]

концентрации. Поэтому при повышении концентрации

5СЬ

при

неизменном значении Кс должны возрасти концентрации

исходных веществ, а это возможно при протекании обратной

реакции. Т.е. в этом случае равновесие сместится влево

(<—).

в) В соответствии с принципом Ле Шателье увеличение

давления смещает равновесие в сторону той (прямой или

обратной) реакции, которая сопровождается уменьшением

суммарного числа моль газообразных веществ (уменьшением

давления).

™,\Т?

2мольЗО

2(Г)

+ 1мольО

2(П

= Змоль

(газ)

омояь

2моль50,(газ)

1Р05

р-ции

Следовательно,

при повышении давления равновесие

системы смещается вправо

(—>).

З.Вычислить

константу равновесия для гомогенной

системы:

41ЧН

(

)

+ЗО

г)

<=>

(г)

6Н

(Г)

если

равны

исходные

концентрации

МН

3(г)

2(Г

)

соответственно

6,0 и 5,0 моль/л, и равновесная концентрация

N2^)

равна 1,8 моль/л.

Дано:

Уравнение

реакции,

=6,0

моль/л

=5,0

моль/л

= 1.8 моль/л

РЕШЕНИЕ:

[Н

О]

[М

]

~[М/

]

.[Ъ

]

Расчет количеств прореагировавших

и образовавшихся веществ

производится по уравнению

реакции.

Равновесная концентрация исходных веществ равна

разности исходной концентрации и концентрации

прореагировавших исходных веществ. Равновесная

концентрация продуктов реакции равна количеству

образовавшихся продуктов реакции.

Обозначим за X количество моль прореагировавших или

образовавшихся веществ. Тогда с учетом коэффициентов в

уравнении реакции, отношения концентраций во второй строке

под

уравнением реакции равны:

(С

С^

4:3:2:6)

Последовательность расчетов равновесных концентраций

веществ, участвующих в реакции показана ниже:

Исходная

концентрация

веществ,

_МОЛЬ/Л,

Прореагировало

исходных

образовалось

конечных

4НН

6,0

4Х

ЗО

5,0

зх

2^2

2Х

+ 6Н

6Х

Равновесная

концентрация

веществ, моль/л

6,0-4Х

5,0-ЗХ

2Х

6Х

По условию задачи равновесная концентрация N2 равна

1,8

моль/л. В то же время

ПМ

]

2Х. Следовательно 2Х =

1,8,

а X

0,9. Тогда равновесные концентрации веществ равны, моль/л:

[МНз]

6,0-4-0,9

= 2,4 моль/л

[О

]

5,0-3-0,9

= 2,3 моль/л

[N2]

1,8

моль/л

[Н

О]

6,0-0,9

= 5,4 моль/л

1,8

5,4

198,95

2,4

-2,3'

б) Схема расчета константы равновесия по второму

варианту приведена ниже:

2(г)

<=>

2Ы

2(Г)

6Н

(Г)

исходная

конц.

моль/л

прореаг.,

моль/л

6,0

4/2-1,8

5,0

3/2-1,8

Равновес

6,0-4/2'1,8

5,0-3/2-1,8

ная

конц.,

моль/л

0.1.

обра-

зова-*-

1,8-^6/2-1,8

лось

моль/л

1,8

6/2-1,8

=198,95

(6/2

24794,91-3,24

(6.0-4/2-1.8)

•

(5,0-3/2-1,8)

33,18-12,17

Ответ:

198,95

6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

РАСТВОРОВ

УРОВЕНЬ А

1. Привести формулы закона Рауля для водных

оастворов

неэлектролитов

и электролитов (давление

насыщенного

пара).

Ответ:

*™

но

- + I -

2. Привести формулы закона Рауля для водных

растворов неэлектролитов и электролитов (изменения

температур кипения и замерзания растворов).

Ответ:

тп

1000

Л?

=;.ъ

20 г

гп\

,"^

т»

•С

(^)

г^

-1000

3. Привести формулы закона Вант-Гоффа для

вод

растворов неэлектролитов и электролитов.

Ответ:

т,

•КТ

-КТ

КТ

УРОВЕНЬ В

1. Вычислить температуры кипения и замерзания

водного раствора, содержащего 0,1 моль сахарозы

(С

0,,)в

ЮООг

раствора.

Э"

=0,52

кг-К/моль,

К"

= 1,86

кг-КУмоль

РЕШЕНИЕ:

Дано:

я ,

рра

Кр°

1кип

р-ра

1зам

р-ра

=0.1

МОЛЬ

ЮООг

0,52

1,86

_ V

кип

р-ра

+ Д

{

кип

Цам

р-ра

—

ч^

мам

(С\

) -

моляльность

сахарозы в растворе, моль/кг.

(С'

)

«с„я„

-1000

где

^с

о,,

~ количество растворенной сахарозы, моль.

(С,

О,,)

0,1-1000

1000-0,1-

0.1-1000

- 342 г/моль

1кип

0,52-0,

= 0,052С

1кнп

р-ра

100°С + 0,052°С = 100,052°С

1,86-0,

0,1

86°С

р.

0°С-0,186

-0,

Ответ:

КИП

„а

=ЮО,052°С

2. В 100 г воды содержится 2,3г неэлектролита. Раствор

обладает при 25°С осмотическим давлением, равным

618,5кПа. Определить молярную массу

вещества.

Плотность

раствора принять равной 1

г/см'.

Дано:

= 2.3 г

I = 25°С

н-,о

ЮО

я = 618,5'кПа

рр.

ра

= 1

г/см

М-?

РЕШЕНИЕ:

л = Св-КТ

К =

8,314

л-кПа/моль-К

=8.314Дж/моль-К

- молярная концентрация

вещества, моль/л.

ра

/рр

ра

(т

р-ра

где

- масса растворенного вещества, г

- молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Л-У.

2,3-1000-8,314-298-1

618,5.-(100+ 2,3)

92,13

г/моль

Ответ: молярная масса растворенного вещества равна

92,13

г/моль.

3. Определить давление насыщенного пара над 1,0%

водным раствором карбамида

(СО^НгЪ)

при 298 К, если

давление насыщенного пара над водой при той же

температуре равно 2,34

кПа.

Дано:

298К

Ро

2,34

кПа

Р-?

РЬШЬНИЬ:

РО ' X

—

р .

Нн

>°

но

СО(NН

)

М„

где Р - давление насыщенного пара растворителя над

раствором, кПа,

РО - давление насыщенного пара чистого растворителя, кПа.

- молярная доля растворителя

(Н

О),

н,о

' количество воды, моль,

со(нн,)^

~ количество

СО(НН2)2,

моль.

В 100 г раствора содержится 1 г карбамида и 99 г воды.

Р=2,34-

Ответ: давление насыщенного водяного пара над 1

%-ным

водным раствором

СО(NН2)2

составляет 2,33 кПа.