Варіанти індивідуальних завдань. До практичної роботи № 6

До практичної роботи № 6

 

Варіант

1.Енергія активації – це ………….

 

2. Реакція між речовинами А і В дорівнює рівнянням

2А + В → С

Початкова концентрація речовини А дорівнює 3,2 моль/л, а речовина В 1,6 моль/л. Константа швидкості реакції 0,75. Яка швидкість реакції в початковий момент і наприкінці деякого часу, коли концентрація речовини А зменшилась на 0,5 моль/л.

 

3. В скільки раз збільшиться час, необхідний для завершення реакції, якщо понизити температуру на 45^о? Температурний коефіцієнт швидкості реакції прийняти рівним.

Варіант

1.Правило Вант – Гоффа.

 

2. Реакція розкладу водню в водному розчині проходе як реакція першого порядку. Період полу розпаду приданих умовах становить 15,86 хвилин. Визначити, який час потрібен для розпаду (при тих же умовах) 99 % перекису водню.

 

3. Вирахуйте по правилу Вант – Гоффа, при якій температурі реакція закінчується за 20 хвилин, якщо при 20 ^о С на це потрібно 3 години. Температурний коефіцієнт швидкості прийняти рівним 2.

 

Варіант

1. Рівняння Арреніуса

 

2. Реакція розкладу перекису водню в водному розчині протікає як реакція першого порядку. Період полу розпаду при даних умовах дорівнює 15,86 хв. Визначити який час потрібен для розкладу (при даних умовах) 99% перекису водню.

 

3. Визначити за правилом Вант-Гоффа, на скільки можна збільшити температуру, щоб швидкість реакції збільшилась у 80 разів, якщо температурний коефіцієнт рівний 3.

Варіант

1. Швидкість хімічної реакції одномолекулярних реакцій.

 

2. В зачиненому сосуді знаходиться суміш газів, які складаються з 1 моль азоту і 3 моль водню, яка реагує по рівнянню

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

У скільки разів зменшиться швидкість прямої реакції після того, як прореагує 0,65 моль азоту?

 

3. Вирахуйте по правилу Вант – Гоффа, при якій температурі реакція закінчується за 25 хвилин, якщо при 20 ^о С на це потрібно 2 години. Температурний коефіцієнт швидкості прийняти рівним 3.

 

Варіант

1. Основний закон кінетики

 

2. Розклад закису азоту на поверхні золота при високих температурах проходить за порівнянням

N₂О→ N₂+ О

Константа швидкості даної реакції 0,0005 при 900 С. Початкова концентрація закису азоту 3,2моль/л. Визначити швидкість реакції при вказаній температурі в початковий момент та коли пройде розклад 78 % закису азоту.

 

3. Для даної реакції дослідним шляхом були визначені дві константи швидкості: при 443 С -0,0067, а при 508 С -0,1059. Визначити енергію активації даної реакції.

Варіант

1. Швидкість хімічної реакції двухмолекулярних реакцій

 

2. Реакція між речовинами А і В дорівнює рівнянням

А + 2В → С

Концентрація речовини А дорівнює 1,5 моль/л, а речовина В- 3 моль/л. Константа швидкості реакції 0,4. Визначити швидкість хімічної реакції в початковий момент часу і по закінченню часу, коли прореагує 75% А.

 

3. Визначити на скільки градусів необхідно збільшити температуру, щоб швидкість реакції зросла в 50 разів, в 100 разів, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 3.

Варіант

 

1. Швидкість хімічної реакції трехмолекулярних реакцій

 

2. Реакція між речовинами А і В дорівнює рівнянням

А + 2В → С

Концентрація речовини А дорівнює 1,5 моль/л, а речовина В- 3 моль/л. Константа швидкості реакції 0,4. Визначити швидкість хімічної реакції в початковий момент часу і по закінченню часу, коли прореагує 75% А.

 

3. Температурний коефіцієнт швидкості реакції розкладу йодистого водню в області вказаних нижче температур дорівнює 2. Визначити по правилу Ваіт-Гоффа константу швидкості цієї реакції при 374 С. якщо при 355 С вона дорівнює 0,000837.

Варіант

1. Константа швидкості хімічної реакції першого порядку

 

2. Розклад перекіс водню в водному розчині підчиняється закону одномолекулярних реакцій. Константа швидкості даної реакції дорівнює 0,05 хв^-1. Визначити час, за який перекис водню розпадається на 50% та 99,9%.

 

3. Температурний коефіцієнт швидкості реакції розкладу йодистого водню в області вказаних нижче температур дорівнює 2. Визначити по правилу Ваіт-Гоффа константу швидкості цієї реакції при 374 С. якщо при 356 С вона дорівнює 0,000839.

Варіант

1. Константа швидкості хімічної реакції другого порядку

 

2. Константа розпаду РаА дорівнює 3,79*10^-3(сек.). Визначити період полу розпаду та час, за який радій розпадається на 30%.

 

3. Мурашина кислота на двоокис вуглецю та водню на поверхні золота. Константа швидкості цієї реакції при 100 С дорівнює 5,5*10^-4, а при 185 С- 9,2*10^-3. Визначити температурний коефіцієнт реакції в даному інтервалі температур.

 

Варіант

 

1. Константа швидкості хімічної реакції двухмолекулярних реакцій, якщо А=В.

 

2. В сосуді міститься 0,025г радону. Період полу розпаду радону дорівнює 3,82 днів. Яку кількість радону R(%) залишається в сосуді через 14 днів.

 

3. Константа швидкості омилення етилацетату їдким натрієм при 9,4 С дорівнює 2,37, а при 14,4 С- 3,204. Вирахувати температурний коефіцієнт швидкості реакції у вказаних межах температур та енергію активації.

 

Варіант

 

1. Константа швидкості хімічної реакції третього порядку для трехмолекулярної реакції, якщо концентрація усіх трьох речовин однакова

 

2. Є 5 мг радія С, період полу розпаду якого дорівнює 19,7 хв. Яка кількість радія С залишиться через 2,5 години?

 

3. При 150 С деяка реакція закінчиться за 16 хв. Прийнявши температурний коефіцієнт швидкості дорівнює 2,5. Визначити через скільки хвилин закінчилась би ця реакція при 180 С та 130 С.

 

 

Варіант

 

1. Що таке період напів розпаду? Константа швидкості для реакції першого порядку, якщо відомий період полу розпаду.

 

2.Період напів розпаду теорія С дорівнює 0,5 хв. Через який час активність теорія С буде складати 20% від початкової.

3. Вирахуйте по правилу Ваіт – Гоффа, при якій температурі реакція закінчується в проміжку часу 20 хвилин, якщо при 20 ^о С на це потрібно 3 години. Температурний коефіцієнт швидкості прийнять рівним 2.

 

Варіант

 

1. Що таке період полу розпаду? Константа швидкості для реакції другого порядку, якщо відомий період полу розпаду.

 

2. В зачиненому сосуді знаходиться суміш газів, які складаються з 1моль і 3 моль водню, яка реагує по рівнянню

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

У скільки разів зменшиться швидкість прямої реакції після того, як прореагує 0,65 моль азоту?

 

3. В скільки раз збільшиться час, необхідний для завершення реакції, якщо понизити температуру на 45^о? Температурний коефіцієнт швидкості реакції прийняти рівним 3.

Варіант

 

1. Справжня середня швидкість реакції

 

2. Розклад закису азоту на поверхні золота при високих температурах протикає по рівнянню

N₂О→ N₂+ О

Константа швидкості даної реакції 0,0005 при 900 С. Початкова концентрація закису азоту 3,2моль/л. Визначити швидкість реакції при вказаній температурі в початковий момент та коли пройде розклад 78 % закису азоту.

 

3. Визначити по правилу Вант-Гоффа, на скільки можна збільшити температуру, щоб швидкість реакції збільшилась у 80 разів, якщо температурний коефіцієнт рівний 3.

Варіант

 

1. Основний закон кінетики

 

2. Константа розпаду РаА дорівнює 3,79*10^-3(сек.). Визначити період полу розпаду та час, за який радій розпадається на 90%.

 

3. Вирахуйте по правилу Ваіт – Гоффа, при якій температурі реакція закінчується в проміжку часу 25 хвилин, якщо при 20 ^о С на це потрібно 2 години. Температурний коефіцієнт швидкості прийнять рівним 3.

 

Рекомендована література:

1. Гамеева О.С. Физическая и коллоидная химия. М.: Висш.школа,1969.408с.§32,33,34,35,36.

Практична робота № 7

Тема роботи - Розрахунок константи хімічної рівноваги, а також вивчення впливу температури, тиску, концентрації на хімічну рівновагу.

Мета роботи – навчитися розраховувати:

1). константу рівноваги гомогенної та гетерогенної реакції;

2). склад рівно вагових сумішей;

3). параметри, змінюючи які можна викликати зміщення хімічної рівноваги;

4). залежність константи рівноваги від температури

 

Теоретичне обґрунтування

Оборотні реакції не відбуваються до кінця і закінчуються встановленням хімічної рівноваги. В момент рівноваги швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, а відношення добутку концентрацій отриманих речовин до добутку концентрацій вихідних речовин є величина постійна при постійній температурі і називається константою хімічної рівноваги.

Для реакції загального виду

m ₁A + n ₂B ↔ m ₃C + n ₄D

Κ_c = C_c ⁿ³ C_D ⁿ⁴ / C_A ⁿ¹ C_B ⁿ² , де

n₁, n₂, n₃, n₄ – стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції

C_A, C_B , C_c , C_D - рівноважні концентрації речовин, що беруть участь в реакції, моль / л.

Для реакції між газами замість рівноважних концентрацій використовують величину парціального тиску:

Κ_р = Р_c ⁿ³ Р_D ⁿ⁴ / Р_A ⁿ¹ Р_B ⁿ²

між Κ_р і Κ_c існує зв’язок

Κ_р = Κ_c (RT)^Σn, де

Σn – алгебраїчна сума стехіометричних коефіцієнтів учасників реакцій.

Для обчислення Σn число молей речовин, які утворилися, беруть зі знаком (+), а речовин, що вступають в реакцію, зі знаком (-). Для проведеної раніше реакції:

Σn = n₃ + n₄ – n₁ – n₂

Хімічна рівновага залежить від концентрації реагуючих речовин, температури, тиску. При зміщенні хоча б одного з факторів спостерігається порушення або зміщення рівноваги в прямому чи зворотному напрямку.

Якісний напрямок зміщення рівноваги можна установити користуючись принципом Ле-Шателья.

Так, зниження концентрації вихідних речовин викликає зниження концентрації продуктів реакції.

Підвищення температури підсилює реакцію, що йде з поглинанням тепла.

Підвищення тиску підсилює реакції, що йде зі зменшеним числом молей газів.

Приклад 1 При нагріванні гідрогену та йоду в замкнутому об’ємі до 444°C відбувається реакція:

Н₂ + Ι₂ ↔2НІ

Рівноважна суміш при цій температурі містить 5,64 моль НІ; 0,12 моль І₂ ; 5,28 моль гідрогену. Обчислити константу рівноваги реакції та вихідні концентрації гідрогену та йоду.

Рішення:

Κ_c = С²_НІ / С_Н2 * С_І2;

Κ_c = 5,64² / 0,12 * 5,28 = 50,19

Визначаємо вихідні концентрації І₂ та Н₂. згідно рівняння реакції, для утворення 2 моль НІ витрачається 1 моль Н₂ та 1 моль І₂. Треба скласти пропорцію:

для утворення 2 моль НІ треба 1 моль Н₂,

а для 5,64 моль НІ – х моль Н₂

х = 5,64 * 1 / 2 = 2,62 (моль)

Для І₂ пропорція аналогічна:

2 моль НІ – 1 моль І₂

5,64 моль НІ – х моль І₂

х = 1 * 5,64 / 2 = 2,82 (моль)

Враховуючи рівноважні концентрації Н₂ І₂, визначаємо початкові концентрації.

С_{Н2(початк).} = 2,82 + 5,28 = 8,1 моль

С_{І2(початк.)} = 2,82 + 0,12 = 2,94 моль

Приклад 2. Рівновага реакції 2SO₂ ↔2SO₃ настає при наступних концентраціях реагуючих речовин:

С_SO2 = 0,2 моль / л; С_О2 = 0,1 моль / л; С_SO3 = 1,8 моль / л.

Розрахувати як зміняться швидкість прямої і зворотної реакції якщо зменшити об’єм, що займають гази, в 3 рази?

Рішення

Згідно закону дії мас, швидкість прямої і зворотної реакції визначається:

V_пр = К₁ С² _SO2 C_O2

V_звор. = К₂ С² _SO3

При зменшенні об’єму в 3 рази концентрація газів, що беруть участь в реакції зростає в 3 рази. Тоді швидкості прямої та зворотної реакцій будуть дорівнювати:

V ¹ пр = К₁ (3С_SO2)² 3C_O2

V¹ _звор. = К₂ (3С_SO3)²

Визначаємо як змінились швидкості прямої та зворотної реакцій.

V ¹ пр / V_пр = (К₁ (3SO₂)² 3C_O2) / К₁ С² _SO2 C_O2 =

(К₁ 9С² _SO2 3C_O2) / К₁ С² _SO2 C_O2

Після скорочення маємо:

V ¹ пр / V_пр = 27

Для зворотної реакції:

V¹ _звор / V_звор = К₂ (3С_SO3)² / К₂ С² _SO3 = К₂ 9С_SO3 / К₂ С² _SO3

Після скорочення маємо:

V¹ _звор / V_звор = 9

 

Приклад 3 В яку сторону зміститься рівновага реакції

2СО↔С + СО₂ + 109,5 кДж / моль

1). При збільшенні концентрації вихідних речовин

2). При підвищенні тиску

3). При підвищенні температури

Рішення

Використовуємо принцип Ле-Шательє

1) При збільшенні концентрації СО, збільшується швидкість прямої реакції і рівновага зміщується зліва на право

2) Підвищення тиску прискорює реакцію, що йде в бік меншого числа молей газу. Зліва 2 моль газу СО, а з права 1 моль СО. «С» --тверда речовина.

Рівновага зміститься в право.

3) В прямому напрямку реакція виділяє тепло, значить у зворотному - поглинає тепло. Тобто, підвищення температури прискорює реакцію, що йде з поглинанням тепла. В даному випадку при підвищенні температури рівновага зміщується ліворуч.

 

Порядок виконання роботи:

1. Викладач проводить експрес опитування студентів за темою практичної роботи з метою виявлення готовності студента до виконання роботи.

2. Видача індивідуальних завдань для практичної роботи.

3. Студенти самостійно працюють над розрахунками, складають звіти, роблять висновки з роботи.

4. Захист практичної роботи має бути в усній або письмовій формі, як спланує заняття викладач.

 

Контрольні питання:

1. Що таке хімічна рівновага?

2. Ознаки хімічної рівноваги

3. Як обчислити константу хімічної рівноваги?