Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
ТЕМА 7: Химическая кинетика и равновесие
Кинетика — учение о скорости различных процессов, в том числе химических реакций. Критерием принципиальной осуществимости реакций является неравенство ΔGР,Т < 0. Но это неравенство не является еще полной гарантией фактического течения процесса в данных условиях, не является достаточным для оценки кинетических возможностей реакции. Так, ∆G 298(H2O)= ‒228,59 кДж/моль, а ∆G 298(AlCl3)= = ‒313,8 кДж/моль и, следовательно, при Т = 298 К и Р = 1,013·105 Па возможны реакции, идущие по уравнениям:
Н2(г) + ½О2(г) = Н2О(г)
2Аl (кр) + 3I2 (кр) = 2АlI3(кр)
Однако эти реакции при стандартных условиях идут только в присутствии катализатора (платины для первой и воды для второй). Катализатор как бы снимает кинетический "тормоз", и тогда проявляется термодинамическая природа вещества. Скорость химических реакций зависит от многих факторов, основные из которых — концентрация (давление) реагентов, температура и действие катализатора. Эти же факторы определяют и достижение равновесия в реагирующей системе. Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе
2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г),
если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы? Решение. Обозначим концентрации реагирующих веществ: [SO2] = а; [O2] = b; [SO3] = с. Согласно закону действия масс скорости V прямой и обратной реакции до изменения объема
Vпр = k·а2·b; Vобр = k1·с2;
После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: [SO2] = 3а; [O2] = 3b; [SO3] = 3с. При новых концентрациях скорости V прямой и обратной реакции изменились
V`пр = k·(3а)2·3b = 27∙k·а2·b; V`обр = k1·(3с)2 = 9∙К1·с2;
Отсюда
= = 27 = = 9
Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной — только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO3. Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70° С, если температурный коэффициент реакции равен 2. Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант‒Гоффа по формуле:
,
Где: Δt = t2 – t1 = 70 – 30 = 40 оС, Vt(1) – скорость реакции при температуре t1; Vt(2) ‒ скорость реакции при температуре t2; γ – температурный коэффициент, который показывает, как изменится скорость реакции при изменении температуры на 10 оС.
Следовательно, скорость реакции Vt(2) при температуре 70º С больше скорости реакции Vt(1) при температуре 30° С в 16 раз. Пример 3. Константа равновесия гомогенной системы СО (г) + Н2О(г) = СО2 (г) + Н2(г) при 850 С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СО]исх = 3 моль/л, [Н2О]исх = 2 моль/л. Решение. При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:
Vпр = k1·[СО] [Н2О]; Vобр = k2·[СО2] [Н2];
;
В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение КР входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [СО2]р = Х моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также Х моль/л. По столько же молей (Х моль/л), СО и Н2О расходуется для образования по Х молей СО2 и Н2. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ равны [СО2]р = [Н2]р = Х моль/л; [СО]р = (3 – Х) моль/л; [Н2О]р = (2 – Х) моль/л; Зная константу равновесия, находим значение Х, а затем исходные концентрации всех веществ:
; Х = 1,2 моль/л.
Таким образом, искомые равновесные концентрации равны: [СО2]р = 1,2 моль/л; [Н2]р = 1,2 моль/л; [СО]р = (3 – 1,2) = 1,8 моль/л; [Н2О]р = (2 – 1,2) = 0,8 моль/л;
Пример 4. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению
РСl5(г) = РСl3(г) + Сl2(г) ∆Н = + 92,59 кДж
Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции — разложения PCl5? Решение. Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле-Шателье:
а) так как реакция разложения РСl5 эндотермическая (∆Н >0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение РСl5 ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) смещения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации PCl5, так и уменьшением концентрации‒РСl3 или Cl2.
Контрольные задания согласно варианта из приложения А (таблица А.1) 121. Константа скорости реакции разложения N2O, протекающей по уравнению 2N2O = 2N2 + O2 равна 5·10‒4. Начальная концентрация N2O = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и скорость, когда разложится 50% N2O. Ответ: 1,8·10‒2; 4,5·10‒3. 122. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы СО2 (г) + С (кр) ↔ 2СО (г). Как изменится скорость прямой реакции — образования СО, если концентрацию СО2 уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО? 123. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С (кр) + Н2О (г) ↔ СО (г) + Н2 (г). Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции — образования водяных паров? 124. Равновесие гомогенной системы 4НСl(г) + О2(г) ↔ 2Н2О(г) + 2Cl2(г) установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [Н2О]р = 0,14 моль/л; [Cl2]р = 0,14 моль/л; [HCI]p = 0,20 моль/л; [О2]р = 0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: [HCI]иcx = 0,48 моль/л; [О2]исх =0,39 моль/л. 125. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) если равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО]р = 0,004 моль/л; [Н2О]р = 0,064 моль/л; [CО2]р = 0,016 моль/л; [Н2]р = 0,016 моль/л. Чему равны исходные концентрации воды и СО? Oтвет: К =1; [Н2О]исх = 0.08моль/л; [СО]исх = 0,02 моль/л. 126. Константа равновесия гомогенной системы CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) при некоторой температуре равна 1. Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: [СО]исх = 0,10 моль/л; [Н2О]исх = 0,40 моль/л. Ответ: [CО2]р = [Н2]р = 0,08 моль/л; [СО]р = 0,02 моль/л; [Н2О]р = 0,32 моль/л. 127. Константа равновесия гомогенной системы N2 + 3H2 ↔ 2NH3 при некоторой температуре равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота. Ответ: [N2 ]р = 8 моль/л; [N2 ]исх = 8,04 моль/л. 128. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы 2NО+ О2 ↔ 2NО2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO]р = 0,2 моль/л; [О2]р = 0,1 моль/л; [NО2]р = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NО и О2. Ответ: К = 2,5; [NO]исх = 0,3 моль/л; [О2]исх = 0,15 моль/л. 129. Почему при изменении давления смещается равновесие системы N2 + 3H2 ↔ 2NH3 и не смешается равновесие системы N2 + О2 ↔ 2NO? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем. 130. Исходные концентрации [NO]исх и [С12]исх в гомогенной системе
2NO + Cl2 = 2NOCl составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% NO. Ответ: 0,416. 131. Окисление серы и ее оксида (IV) протекает по уравнениям: а) S(кр)+ О2 (г) = SО2(г); б) 2SО2(г)+ О2 (г) = 2SО3(г). Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза? 132. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы N2 + 3H2 ↔ 2NH3 Как изменится скорость прямой реакции — образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза? 133. Реакция идет по уравнению N2 + О2 ↔ 2NО. Концентрации исходных веществ до начала реакции были: [N2] = 0,049 моль/л; [О2] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NО] = 0,005 моль/л. Ответ: [N2] = 0,0465 моль/л; [О2] = 0,0075 моль/л. 134. Реакция идет по уравнению N2 + 3H2 ↔ 2NH3. Концентрации участвующих в ней веществ были: [N2] = 0,80 моль/л.; [Н2 ] = 1,5 моль/л.; [NН3 ] = 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N2] = 0,5 моль/л. Ответ: [NН3] = 0,70 моль/л; [Н2] = 0,60 моль/л. 135. Реакция идет по уравнению. Н2 + I2 ↔ 2НI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: [Н2] = 0,04 моль/л; [I2] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [Н2] = 0,03 моль/л. Ответ: 3,2·10‒4; 1,92·10‒4. 136. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120º до 80°С. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. 137. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60ºС, если температурный коэффициент скорости данной реакции равен 2? 138. В гомогенной системе СO + Cl2 = СOCl2 равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] = 0,2 моль/л; [Сl2] = 0,3 моль/л; [СОСl2] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации Cl2 и СО. Ответ: К = 20; [Сl2]исх =1.5 моль/л; [СО]иcx = 1,4 моль/л. 139. В гомогенной системе А + 2В ↔ С равновесные концентрации реагирующих газов равны: [A] = 0,06 моль/л; [В] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К = 250; [А]исх = 0,276 моль/л; [В]исх = 0,552 моль/л. 140. В гомогенной газовой системе А + В ↔ С + D равновесие установилось при концентрациях: [В] = 0,05 моль/л и [С] = 0,02 моль/л. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В. Ответ: [А]исх = 0,22 моль/л; [В]исх = 0,07 моль/л.
ТЕМА 8: Способы выражения концентрации раствора
Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя. Пример 1. Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (СМ); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (Сm) концентрации раствора НзРО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр Т этого раствора? Решение. а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 =300 г.
C %= ,
где: m – масса растворенного вещества, г; m1 – масса раствора, г.
C%= =6%
б) Мольно‒объемная концентрация, или молярность (СМ), показывает число молей растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения
CM = ,
где: m и М – соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; V(p-pa)= = =291, где r(р‒ра) – плотность раствора CM= =0,63 M. в) Эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора.
C н = ,
где: m и mэ – соответственно масса растворенного вещества и его эквивалентная масса. Эквивалентная масса Н3РО4 = М/3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль,
Cн= =1,89 н.
г) мольно‒массовая концентрация, или моляльность (Сm), показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.
С m = ,
где: m и М – соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; m1 – масса растворителя. М (Н3РО4) = 97,99 г/моль
Сm= = =0,65 кг. д) Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то
Т = = 0,06186 г/см3. Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (mэ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле
Т =
Пример 2. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты? Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных эквивалентных концентрациях (нормальностях): объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их концентрациям, т.е.
Vкислоты·CН(кислоты) = Vщелочи·CH(щелочи).
Определим нормальность раствора кислоты:
Отсюда Cн(кислоты) = = 0,25 н. Пример 3. К 1 л 10%-го раствора КОН (ρ=1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5%‒‒го раствора КОН (ρ=1,045 г/см3).Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора. Решение. Масса одного литра 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092·10/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045·0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5·5/100 =26,125 г КОН.
В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора СМ =135,325/(2·56,1) = 1,2 М. где 56,1 г/моль — мольная масса КОН. Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью 1,84 г/см3 потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора? Решение. Эквивалентная масса Н2SO4 = М/2 = 98,08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49,04·0,4·3 = 58,848 г H2SО4. Масса 1 см3 96%‒ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84·96/100 = 1,766 г Н2SO4. Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848/1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.
Контрольные задания согласно варианта из приложения А (таблица А.1) 141.Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105 г/см3) требуется для приготовления 5 л 2%-го раствора (ρ=1,02 г/см3)? Ответ: 923,1 см3. 142. На нейтрализацию 31 см3 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см3 раствора Н2SO4. Чему равны нормальность и титр раствора Н2SO4? Ответ: 0,023 н.; 1.127·10‒3 г/см3. 143. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3? Ответ: 26,6 см3. 144. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты. Ответ: 0,5 н. 145. Какая масса НNО3 содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см3 0,4 н. раствора NaOH? Каков титр раствора NaOH? Ответ: 0,882 г, 0,016г/см3. 146. Какую массу NаNО3 нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%‒ный раствор? Ответ: 100 г. 147. Смешали 300 г 20%‒го раствора, и 500 г 40%‒го раствора NaCI. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32,5%. 148. Смешали 247 г 62%‒го и 145 г 18%‒го раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 45,72%. 149. Из 700 г 60%‒го раствора серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна процентная концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%. 150. Из 10 кг 20%‒го раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: 16,7%. 151. Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%‒ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/см3. Ответ: 2,1 М; 4,2 н. 152. Чему равна нормальность 30%‒ного раствора NaOH плотностью 1,328 г/см3? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию, полученного раствора. Ответ: 9,96 н.; 6,3%. 153. К 3 л 10%‒ного раствора НNО3 плотностью 1,054 г/см3 прибавили 5 л 2%‒го раствора той же кислоты плотностью 1,009 г/см3. Вычислите процентную и молярную концентрацию полученного раствора; объем которого равен 8 л. Ответ: 5,0%; 0,82 М. 154. Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%‒го раствора НNО3. плотностью 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н.; 4,17м; 931,8 г. 155. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%‒ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см3. Ответ: 1,38 М; 4,14 н.; 1,43м. 156. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см3 0,3 н. раствора Н2SO4. прибавить 125 см3 0,2 н. раствора КОН? Ответ: 0,14 г КОН. 157. Для осаждения в виде AgCI всего серебра, содержащегося в 100 см3 раствора AgNO3, потребовалось 50 см3 0,2 н. раствора НС1. Какова нормальность раствора AgNO3? Какая масса AgCI выпала в осадок? Ответ: 0,1 н.; 1,433 г. 158. Какой объем 20,01%‒го раствора НС1 (пл. 1,100 г/см3) требуется для приготовления 1 л 10,17%‒го раствора (пл. 1,050 г/см3)? Ответ: 485,38 см3. 159. Смешали 10 см3 10%‒ного раствора НNОз (пл. 1,056 г/см3) и 100см3 30%‒ного раствора НNО3 (пл. 1,184 г/см3). Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 28,38%. 160. Какой объем 50%‒го раствора КОН (пл. 1,538 г/см3) требуется для приготовления 3 л 6%‒го раствора (пл. 1,048 г/см3)? Ответ: 245,5 см3.
ТЕМА 9: Свойства растворов неэлектролитов и электролитов Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-го водного раствора глюкозы С6Н12О6. Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (∆t) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнением
∆t= ,
где: К – криоскопическая или эбуллиоскопическая константа; град m и М – соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; г и г/моль m1 – масса растворителя, г.
Понижение температуры кристаллизации 2%‒ного раствора С6Н12О6 находим из формулы:
∆tкр= = = 0,21°С.
Вода кристаллизуется при 0°С, следовательно, температура кристаллизации раствора tкр = 0‒ Δtкр = 0 ‒ 0.21 = ‒0,21°С. Из формулы (1) находим и повышение температуры кипения 2%‒ного раствора:
Δtкип = = 0,06°С.
Вода кипит при 100 °С, следовательно, температура кипения этого раствора tкип = 100 + Δtкип = 100+ 0,06=100,06 С. Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529° С. Температура кипения сероуглерода 46,3°С. Вычислите эбуллиоскопическую константу сероуглерода. Решение. Повышение температуры кипения Δtкип = 46,529 ‒ 46,3 = 0,229°. Мольная масса бензойной кислоты 122 г/моль. Из формулы
∆tкип= находим эбуллиоскопическую константу:
К = = = 2,29°С
Пример 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при ‒ 0,279 °С. Вычислить мольную массу глицерина. Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, понижение температуры кристаллизации Δtкр = 0‒(‒0,279) = 0,279° Вычисляем мольную массу глицерина из формулы:
∆tкр= ;
М= = = 92 г/моль.
Пример 4. Вычислите процентную концентрацию водного раствора мочевины (NH2)2CO, зная, что температура кристаллизации этого раствора равна ‒ 0,465 °С. Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, Δtкр = 0 ‒ (‒0,465) = 0,465 °С. Мольная масса мочевины 60 г/моль. Находим массу (г) растворенного вещества, приходящуюся на 1000 г воды из формулы:
Δtкр = ;
m = = = 15 г.
Общая масса раствора, содержащего 15 г мочевины, составляет 1000 + 15 = 1015 г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения
С% = , где: m – масса растворенного вещества, г; m1 – масса раствора, г.
С% = = = 1,48%
Пример 5. Определите осмотическое давление при 18,5°С раствора, в 5 дм3 которого содержится 62,4 г CuSO4∙5Н2О. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе равна 0,38. Решение. CuSO4 ‒ сильный электролит. Осмотическое давление в растворе электролита рассчитываем по формуле
Росм = iCМRT,
где: i – изотонический коэффициент; CМ – молярная концентрация; R – универсальная газовая постоянная; T – температура, Т = 273 +18,5 = 291,5 К. Изотонический коэффициент (i)определяем из формулы кажущейся степени диссоциации (α):
α =
где: n – число ионов, на которые диссоциирует молекула электролита. CuSO4 диссоциирует на два иона: CuSO4 ↔ Cu2+ + SO42‒ (n = 2) Рассчитаем изотонический коэффициент: 0,38 = (i – 1) / (2 –1); i = 1,38. Определим молярную концентрацию:
СМ =
Масса CuSO4 в 62,4 г CuSO4∙5Н2О составляет: М(CuSO4∙5Н2О) = 160 + 5 ∙ 18 = 250 г/моль
250 г CuSO4∙5Н2О содержит 160 г CuSO4 62,4 г CuSO4∙5Н2О содержит m CuSO4
m CuSO4 = = 39,94 (г) СМ = = 0,05 моль/дм3
Росм = iCМRT = 1,38∙0,05∙8,314∙291,5 = 167,2 Па Контрольные задания согласно варианта из приложения А (таблица А.1) 161. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого неэлектролита в 500 г воды, равна ‒ 0,558 °С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°С. Ответ: 442 г/моль. 162. Осмотическое давление 0,125 М раствора KBr равно 5,63∙105 Па при 25°С. Определите величину кажущейся степени диссоциации соли. Ответ: 82%. 163. Чему равны рН и рОН 1 н раствора НСN, если ее константа диссоциации Кдис = 4,9∙10‒10? Ответ: рН = 4,6; рОН = 9,4. 164. Кажущаяся степень диссоциации 0,12 М раствора AgNO3 равна 60 %. Определите концентрацию ионов Ag+ и NO3‒ в моль/дм3 и г/дм3.Ответ: 0,072 моль/дм3; 4,46 г/дм3; 7,78 г/дм3. 165. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глюкозы С6Н12О6, зная, что этот раствор кипит при 100,26°С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 8,25%. 166. Раствор, содержащий 0,60 г Na2SO4 в 720 г воды начинает кристаллизоваться при температуре –0,028°С. Чему равно осмотическое давление в этих же условиях, если ρ = 1 г/см3? Ответ: 34,74 Па. 167. Чему равна температура кристаллизации раствора, который содержит 84,9 г NаNO3 в 1000 г воды? Давление насыщенного пара над этим раствором составляет 2268 Па, а давление водяного пара при той же температуре 2338 Па. Ответ: ‒3,16ºС. 168. Найдите моляльность, нормальность и молярность 15%‒ного (по массе) раствора Н2SO4 (ρ = 1,10 г/мл). Ответ: 1,80 моль/кг; 3,37 н; 1,68 моль/л. 169. Рассчитайте относительное понижение давления насыщенного пара над раствором, содержащем 0,1 моль Na2SO4 в 900 г воды при 70°С. Кажущаяся степень диссоциации в этом растворе равна 80%. Давление насыщенного водяного пара при этой же температуре равно 31157 Па. Ответ: 0,0052 Па. 170. Вычислите процентную концентрацию водного раствора метанола СН3ОН, температура кристаллизации которого ‒2,79°С. Криоскопическая константа воды 1,86°С. Ответ: 4,58%. 171. Определите сильный или слабый электролит уксусная кислота, если раствор, содержащий 0,571 г кислоты в 100 г воды, замерзает при ‒ 0,181°С. Ответ: 2,2%. 172. Вычислите процентную концентрацию водного раствора сахара С12Н22О11, зная, что температура кристаллизации раствора ‒0,93°С. Криоскопическая константа воды 1,86о. Ответ: 14,6%. 173. Давление насыщенного пара над раствором, который содержит 66,6 г СаСl2 в 90 г воды при 90°С равно 56690 Па. Чему равна степень диссоциации соли, если давление водяного пара води при этой же температуре равно 70101 Па? Ответ: 39 %. 174. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры С10Н16О в 100 г бензола, кипит при 80,714 °С. Температура кипения бензола 80,2 °С. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола. Ответ: 2,57 ºС. 175. Изотонический коэффициент водного раствора хлоридной кислоты (ωHCl = 6,8%) равен 1,66. Определите температуру кристаллизации этого раствора. Ответ: ‒ 6,17 ºС. 176. Вычислите мольную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при ‒0,279 °С. Криоскопическая константа воды 1,86 °С. Ответ: 60 г/моль. 177. Вычислите температуру кипения 5%‒го раствора нафталина С10Н8 в бензоле. Температура кипения бензола 80,2°С. Эбуллиоскопическая константа его 2,57°С. Ответ: 81,25°С. 178 Раствор, содержащий 25,65 г некоторого неэлектролита в 300 г воды, кристаллизуется при ‒ 0,465 ºС. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 ºС. Ответ: 342 г/моль. 179. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 4,25 г антрацена С14Н10 в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718°С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65 ºС. Ответ: 3,9°С. 180. При растворении 4,86 г серы в 60 г бензола температура кипения его повысилась на 0,81ºС. Сколько атомов содержит молекула серы в этом растворе. Эбуллиоскопическая константа бензола 2,57ºС. Ответ: 8.
ТЕМА 10: Ионно‒молекулярные (ионные) реакции обмена
При решении задач этого раздела необходимо пользоваться таблицей растворимости солей и оснований в воде и таблицей констант и степеней диссоциации слабых электролитов. Ионно‒молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.
В ионно‒молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно‒молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения Пример 1. Написать ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) НСl и NaOH; б) Рb(NО3)2 и Na2S; в) NaClO и HNO3; г) К2СО3 и H2SO4; д) СН3СООН и NaOH. Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде: а) НСl + NaOH = NaСl + Н2O б) Рb(NО3)2 + Na2S = РbS + 2NaNО3 в) NaClO + HNO3 = NaNO3 + HCIO г) К2СО3 + H2SO4 = К2 SO4 + H2О + СО2 д) СН3СООН + NaOH = СН3СООNa + Н2O Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н2O, HClO), осадка (РbS), газа (СО2). В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода — более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства a) Na+ и Сl‒; б) Na+ и NO3‒; в) Na+ и NO3‒; г) К+ и SО42‒; д) Na+, получим ионно‒молекулярные уравнения соответствующих реакций:
а) Н+ + ОН‒ = Н2O б) Рb2+ + S2‒ = РbS в) ClO‒ + H+ = HClO г) СО32‒ + 2H+ = H2О + СО2 д) СН3СООН + OH‒ = СН3СОО‒ + Н2O
Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно‒молекулярные уравнения:
а) SО32‒ + 2H+ = SО2 + Н2O б) Рb2+ + СrО42‒ = РbСrО4 в) НСО3‒ + ОH‒ = СО32‒ + H2О г) ZnОН+ + H+ = Zn2+ + H2О
В левой части данных ионно‒молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов. Следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:
а) Nа2SО3 + 2HСl = 2NаСl + SО2 + Н2O б) Рb(NО3)2 + К2СrО4 = РbСrО4 + 2КNО3 в) КНСО3 + КОH = К2СО3 + H2О г) ZnОНСl + HСl = ZnСl2 + H2О
Контрольные задания согласно варианта из приложения А (таблица А.1) 181. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно‒молекулярными уравнениями: а). СаСО3 + 2H+ = Са2+ + H2О + СО2 б). Аl(ОН)3 + ОН‒ = АlО2‒ + 2H2О в). Pb2+ + 2I‒ = PbI2 182. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Ве(ОН)2 и NaOH; б) Cu(OH)2 и HNO3; в) ZnOHNO3 и HNO3. 183. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Nа3РО4 и СаСl2; б) К2СО3 и BaСl2; в) Zn(OH)2 и КОН. 184. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно‒молекулярными уравнениями: а). Fе(ОН)3 + 3Н+ = Fе3+ + 3Н2О б) Cd2+ + 2OH‒ = Cd(OH)2 в). Н+ + NО2‒ = HNО2 185. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CdS и НСl; б) Сг(ОН)3 и NaOH, в) Ва(ОН)2 и СоСl2. 186. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно‒молекулярными уравнениями: а) Zn2+ + Н2S = ZnS + 2Н+ б) НСО3‒ + Н+ = Н2О + СО2 в) Ag+ + Сl‒ = AgСl 187. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) H2SO4 и Ва(ОН)2; б) FеСl3 и NH4ОH; в) CH3COОNa и HCI. 188. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) FеСl3 и КОН; б) NiSО4 и (NH4)2S; в) МgСО3 и HNО3. 189. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно‒молекулярными уравнениями: а). Ве(ОН)2 + 2ОН‒ = ВеО22‒ + 2Н2О б). CH3COО‒ + H+ = CH3COОH в). Ва2+ + SО42‒ = ВаSО4 190. Какое из веществ: NaCI, NiSО4, Ве(ОН)2, КНСО3 ‒ взаимодействует с раствором гидроксида натрия. Запишите молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения этих реакций. 191. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NаНСО3 и NaOH; б) К2SiО3 и HСl; в) BaСl2 и Na2SО4. 192. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) K2S и НСl; б) FeSО4 и (NН4)2S; в) Сr(ОН)3 и КОН. 193. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно‒молекулярными уравнениями: а) Мg2+ + СО32‒ = МgСО3; б) Н+ + ОН‒ = Н2O 194. Какое из веществ: Аl(ОН)3; H2SО4; Ba(OH)2 ‒ будет взаимодействовать с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно‒молекулярными уравнениями. 195. Составьте молекулярные и ионно‒молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) КНСО3 и Н2SО4; б) Zn(OH
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-11-23; просмотров: 79; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.14.240.178 (0.267 с.) |