ТОП 10:

Вычислить константу равновесия для гомогенной системы



4NH3(г) +3O2(г) <=> 2N2(г) + 6H2O(г),

если исходные концентрации NH3(г) и O2(г) соответственно равны 6,0 и 5,0 моль/л, а равновесная концентрация N2(г) равна 1,8 моль/л.

Дано: Уравнение реакции, = 6,0 моль/л = 5,0 моль/л [N2] = 1,8 моль/л Решение Расчет количеств прореагировавших и образовавшихся при установлении равновесия веществ производится по уравнению реакции.
Kс – ?

 

Равновесная концентрация исходных веществ равна разности исходной концентрации и концентрации прореагировавших исходных веществ. Равновесная концентрация продуктов реакции равна количеству образовавшихся продуктов реакции.

Обозначим через х количество моль прореагировавших или образовавшихся веществ. Тогда с учетом коэффициентов в уравнении реакции отношения концентраций во второй строке под уравнением реакции равны : : : = 4 : 3 : 2 : 6).

Последовательность расчетов равновесных концентраций веществ, участвующих в реакции, показана ниже

  4NH3 + 3O2 <=> 2N2 + 6H2O
Исходная концентрация веществ, моль/л, 6,0 5,0
Прореагировало исходных и образовалось конечных веществ, моль/л 4х 3х 2х 6х
Равновесная концентрация веществ, моль/л 6,0–4х 5,0–3х 2х 6х

 

По условию задачи равновесная концентрация N2 равна 1,8 моль/л.
В то же время [N2] = 2х. Следовательно, 2х = 1,8, а х = 0,9. Тогда равновесные концентрации веществ равны, моль/л:

[NH3] = 6,0 – 4 · 0,9 = 2,4 моль/л;

[O2] = 5,0 – 3 · 0,9 = 2,3 моль/л;

[N2] = 1,8 моль/л.

[H2O] = 6,0·0,9 = 5,4 моль/л; =198,95.

Ответ: Kс = 198,95.

 

 

6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

УРОВЕНЬ А

1. Написать формулы закона Рауля для водных растворов неэлектролитов и электролитов (давление насыщенного пара).

Ответ:

 

, кПа

, кПА.

 

2. Написать формулы закона Рауля для водных растворов неэлектролитов и электролитов: а) изменения температур кипения растворов; б) изменения температур замерзания растворов.

Ответ:

 

а) ;

 

;

 

б) ;

 

 

Написать формулы закона Вант-Гоффа для водных растворов неэлектролитов и электролитов.

Ответ:

, кПа;

 

, кПа.

 

УРОВЕНЬ В

1. Вычислить температуры кипения и замерзания водного раствора, содержащего 0,1 моль сахарозы ( ) в 500 г раствора.

= 0,52 кг·К/моль, = 1,86 кг·К/моль.

 

Дано: = 0,1 моль mр-ра = 500 г = 0,52 кг·к/моль = 1,86 Решение   tкип р-ра = 100 ºС + ∆tкип, tзам р-ра = 0 ºС – ∆tзам , ∆tкип = ·cm ( ), ∆tзам = ·cm ( ), cm( ) – моляльность сахарозы в растворе, моль/кг.
tкип р-ра – ? tзам р-ра – ?

 

cm( ) = ,

 

где – количество растворенной сахарозы, моль.

 

= , г;

 

cm( ) = моль/кг,

 

где М = 342 г/моль

tкип = 0,52 ∙ 0,21 = 0,109 ºС;

 

tкип р-ра = 100 ºС + 0,109 ºС = 100,109 ºС;

 

tзам = 1,86∙0,21 = 0,391 ºС;

 

tзам р-ра = 0 ºС – 0,391 ºС = –0,391 ºС.

 

Ответ: tкип р-ра = 100,109 ºС;

tзам р-ра = – 0,391 ºС.

2. В 100 г воды содержится 2,3 г неэлектролита. Раствор обладает при 25 ºС осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Определить молярную массу неэлектролита. Плотность раствора принять равной 1 г/см3.

 

Дано: mв = 2,3 г t = 250C = 100 г π = 618,5 кПа ρр-ра = 1 г/см3 Решение π = св R ∙ T, кПа. R = 8,314 л∙кПа/(моль∙К). св – молярная концентрация вещества, моль/л. Vр-ра = mр-рар-ра = (mB + m )/ρр-ра , см3. Vр-ра = 102,3 см3 = 0,102 л.
МВ – ?

 

св = , моль/л,

 

где mв – масса растворенного неэлектролита, г;

Мв – молярная масса растворенного неэлектролита, г/моль.

 

π = R T, кПа;

 

Мв = = 90,33 г/моль.

 

Ответ: молярная масса растворенного вещества равна 90,06 г/моль.

 

3. Определить давление насыщенного пара воды над 1,0 %-м раствором карбамида (CO(NH2)2) при 298 К, если давление насыщенного пара над водой при той же температуре равно 2,34 кПа.

 

Дано: = 1,0 % Т = 298 К po = 2,34 кПа Решение р = рo = ,
Р – ?

где р – давление насыщенного пара воды над раствором, кПа,

рo – давление насыщенного пара воды, кПа;

– молярная доля воды;

– количество воды, моль;

– количество CO(NH2)2, моль;

= 60 г/моль, = 18 г/моль.

В 100 г 1 %-го раствора карбамида содержится 1 г карбамида и 99 г воды.

 

р = = 2,33 кПа.

 

Ответ: давление насыщенного пара воды над 1 %-м раствором CO(NH2)2 составляет 2,33 кПа.

 

УРОВЕНЬ С

 

1. Определить давление насыщенного пара воды над 0,05 М раствором хлорида кальция (ρ = 1,041 г/см3) при 301 К, если давление насыщенного пара над водой при этой температуре равно 3,78 кПа. Кажущаяся степень диссоциации хлорида кальция равна 0,85.

Дано: 0,05 моль/л T = 301 К ρ = 1,041 г/см3 α = 0,85 рo = 3,78 кПа Решение Давление насыщенного пара воды над раствором электролита равно ,
р – ?

где – количество воды, моль,

– количество CaCl2, моль

i – изотонический коэффициент.

 

α = , i = α (к – 1) + 1,

 

где α – кажущаяся степень диссоциации CaCl2;

к – общее количество ионов, образующихся при полной диссоциации одной молекулы CaCl2.

 

CaCl2 = Сa2+ + 2Cl-

 

к = 3,

i = 0,85(3 – 1) + 1 = 2,7,

 

, моль/л,

 

oткуда , г

= 111 г/моль.

Для расчета берем 1 л раствора.

mр-ра = 1000∙1,041 = 1041г.

.

 

р = 3,78 ∙ = 3,77 кПа.

 

Ответ: давление насыщенного пара над раствором равно 3,77 кПа.

2. Определить осмотическое давление 1,5 %-го раствора карбоната натрия при 25 ºС. Плотность раствора равна 1,015 г/см3. Кажущаяся степень диссоциации карбоната натрия равна 0,9.

Дано: = 1,5 % t = 25 ºС ρ = 1,015 г/см3 α = 0,9 Решение π = iR T, кПа;   α = ; i = α(к – 1) + 1,
π – ?

 

где α – кажущаяся степень диссоциации;

к – общее количество ионов, образующихся при полной диссоциации одной молекулы Na2CO3:

 

Na2CO3 = 2Na+ + CO32-;

 

к = 3, тогда i = 0,9(3 – 1)+1 = 2,8

– молярная концентрация Na2CO3, моль/л:

 

= , моль/л.

 

В 100 г 1,5 % раствора содержится 1,5 г Na2CO3 и 98,5 г воды

 

Vр-ра = = = 98,5 см3 = 0,0985 л.

 

= = 0,144 моль/л.

 

π = 2,8 ∙ 0,144 ∙ 8,314 ∙ 298 = 998,96 кПа.

 

Ответ: осмотическое давление 1,5 %-го раствора Na2CO3 равно 998,96 кПа.

3. Определить кажущуюся степень диссоциации соли, если водный раствор хлорида алюминия с массовой долей 1,5 % кристаллизуется (замерзает) при температуре (–0,69) ºС.

= 1,86 кг·к/моль.

Дано: = 1,5 % tзам р-ра = –0,69 ºС =1,86 кг·к/моль. Решение   α = ,   где к – общее количество ионов, образующихся при полной диссоциации одной молекулы AlCl3.
α – ?

 

AlCl3 = Al3+ + 3Cl-

 

к = 4

 

tзам = i сm(AlCl3),

 

 

где сm(AlCl3) = , моль/кг.

В 100 г 1,5 %-го раствора содержится 1,5 г AlCl3 и 98,5 г воды.

 

сm(AlCl3) = = 0,114 моль/кг,

 

= 133,5 г/моль,

 

= 3,25,

 

α = = 0,75 (75 %).

 

Ответ: кажущаяся степень диссоциации AlCl3 равна 0,75(75%).

7. РАСТВОРЫ СИЛЬНЫХ И СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ.

ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ УРАВНЕНИЯ

УРОВЕНЬ А

1. Написать выражение ПР и привести их табличное значение для следующих соединений PbCl2 и Ag2S.

 

Ответ: PbCl2(к) <=> Pb + 2Cl ;

ПР = 2 ∙ 10-5;

Ag2S(к) <=> 2Ag +S ;

ПР = 5,7 ∙ 10-51,

 

т.е. растворимость Ag2S значительно меньше растворимости PbCl2.

2. Написать уравнения диссоциации, выражения констант диссоциации и привести их табличное значение для H2S.

Ответ: поскольку H2S – слабый электролит, то процесс диссоциации является обратимым и протекает ступенчато:

 

1-я ступень: H2S <=> H+ + HS-;  
=6,0·10-8.  
2-я ступень: HS- <=> Н+ + S2-;  
=1,0·10-14.

 

Поскольку больше в 6∙106 раз, то можно считать, что диссоциация H2S протекает в основном по первой ступени.

3. Определить силу электролитов и написать уравнения диссоциации сильных электролитов:

Zn(OH)2; HCl; H3PO4; NaOH; HCN.

 

Ответ: поскольку к сильным относятся кислоты HCl, HBr, HJ, HNO3, H2SO4, HClO4, а к сильным основаниям относятся LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, то

Zn(OH)2 – слабый электролит; HCl – сильный электролит; H3PO4 – слабый электролит; NaOH – сильный электролит, HCN – слабый электролит.

Диссоциация сильных электролитов на ионы протекает нацело:

 

HCl = H+ + Cl-;

 

NaOH = Na+ + OH-.

УРОВЕНЬ В

1. Вычислить рН следующих водных растворов:

а) 0,02 М HCl,

б) 0,2 М KOH.

 

Дано: cHCl = 0,02 М cKOH = 0,2 М Решение   а) HCl = H+ + Cl-   рН = -lg c ;
pH – ?

 

HCl – сильный электролит, α = 1,

– число Н+, образовавшихся при диссоциации одной молекулы НСl,

n = 1, тогда = c = 0,02 моль/л = 2 · 10-2 моль/л.

рН = -lg2·10-2 = -lg2 + (-lg10-2)= – 0,3 + 2 = 1,7.

б) KOH = К+ + ОН-;

рН = 14 – рОН; рОН = -lgc ,

c = c · α · n ,

КОН – сильный электролит, α = 1,

n – число ОН-, образовавшихся при диссоциации одной молекулы КОН, n = 1, тогда c = cKOH = 2·10-1 моль/л,

 

рОН = –lg(2·10-1) = –lg2 + (–lg10-1) = – 0,3 + 1 = 0,7.

 

рН = 14 – 0,7 = 13,3.

 

Ответ: рН 0,02 М HCl равно 1,7;

рН 0,2 М КОН равно 13,3.







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-21; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.236.35.159 (0.023 с.)