Методика р ішення задач з застосуванням алгоритм ів

 

Методика рішення типових задач з теми “Еквівалент. Закон еквівалентів”

Щоб розв’язати задачи з зазначеної вище теми, потрібно засвоїти визначення еквівалентів (Е), молярних мас еквівалентів (m_е), молярних об’ємів еквівалентів (V_e) простих (металів і неметалів) та складних (оксидів, основ, кислот і солей) речовин, а також вивчити основні закони хімії, зокрема закон еквівалентів.

Треба також знати математичний запис закону еквівалентів:

(1)         (2)             (3)

Алгор итм розв ’ язання задач

1. Визначити умови задачи, тобто як виражена кількість речовин: в молях, грамах, літрах та інше.

2. Вибрати з написанних вище формулу математичного вираження закону еквівалентів відповідну даним задачі.

3. Підставити данні задачи в вибрану формулу.

4. Знайти невідому величину (М_e, V_e).

Якщо дана:

   1)маса речовин, розрахунки вести згідно формули (1)

   2)маса і об’єм  речовин, використовувати формулу (2)

3) об’єм  речовин,  використовувати формулу (3).

5. По величинам М_e, V_e можна знайти Е, М, В, речовину, основність, кислотність.

5.1. Еквівалент (Е) з формули: , де М- молярна маса простої чи складної речовини.

5.2. Молярну масу речовини (М).

5.3. Речовину, коли відома валентність (В) її, з формули:

.

5.4. Основність (для кислот) з формули:

.

5.5. Кислотність (для основ) з формули:

5.6. Визначив кислотність основ та основність кислот можна написати хімічне рівняння реакції між кислотою та основою.

 

Приклад роз’ язання задачі.

На нейтралізацію 0,82 г Н₃РО₃ витрачено 1,12 г КОН. Знайти молярну масу еквіваленту (М_е), еквівалент (Е) та основність Н₃РО₃. Написати рівняння реакції, що відбувається.

1.Кількість речовини  дана в грамах (m), тому вибираємо для розрахунків формулу (1) закону еквівалентів.

 2.З цієї формули знаходим:

г/моль

(  г/моль)

 3.Знаходим:  моля

(  г/моль)

 4.З формули  знаходимо , тобто 2 іони Н⁺ в Н₃РО₃  замінюються в реакції на іони К⁺.

 5. Рівняння реакції буде   Н₃РО₃+2КОН→К₂НРО₃+2Н₂О

 

Методика рішення типових задач з теми: «Хімічна термодинаміка»

 

Щоб розв’язати задачи з зазначеної теми, треба знати, що визначають термодинамічні функції: внутрішня енергія (U), ентальпія (H), ентропія (S), вільна енергія Гіббса (G), закон Гесса та слідство з нього.

Для розвязання розрахункових задач часто користуються другим слідством з закону Гесса.

(1),

якщо <0, реакція екзотермічна, >0, реакція ендотермічна;

     (2);

(3),

якщо DG<0, реакція може проходити в прямому напрямку в стандартних умовах (ст..у.);DG>0, реакція в прямому напрямку не йде, а може йти в ст.у. в зворотному напрямку; якщо DG=0, наступає рівновага (реакція починається).

 

Для рішення задач можна користуватися рівнянням Гіббса.

   (4), 

з цього рівняння можна знайти температуру (Т) рівноваги, чи температуру початку реакції, що за умови DG=0:

             (5).

Алгоритм розв ’ язання.

1. Записати термохімічне рівняння реакції та дані задачі.

2. Вибрати з написаних вище формул необхідну, відповідно умовам задачі.

3. У вибрану формулу підставити табличні значення стандартних термодинамічних величин (DH⁰, S⁰, DG⁰) та дані задачі.

4. Провести розрахунки та визначити невідому величину.

 

Якщо треба визначити:

1) тепловий ефект реакції (), ентальпію утворення речовини (), зміну ентропії () чи енергію Гіббсу (), треба скористатися формулами (1), (2), (3);

2) зміну енергії Гіббсу (DG⁰) за допомогою DН⁰ та DS⁰, треба скористатися формулою (4);

3) температуру (Т) рівноваги чи початку реакції, треба скористатися формулою (5).

Приклад розв’язання задачі.

Визначите тепловий ефект, та зміну ентропії реакції відновлення Fe₃O_4(k) СО, якщо продуктами реакції є FeO та CO₂. Зробіть висновок стосовно теплового ефекту реакції. Користуючись значеннями DН⁰ та DS⁰ обчисліть DG⁰ реакції. Визначте температуру початку реакції.

Згідно алгоритму:

1) запишемо термохімічне рівняння реакції

Fe₃O_4(k)+CO_{( г)} = 3FeO_(k)+CO_{2( г)}; -? -?

^{вихідні речовини      продукти реакції}

2) для розрахунків ,  скористуємось формулами (1), (2);

3) численні значення величин беремо в таблицях “Стандартних термодинамічних величин”, та підставляємо в формулу;

4) зробимо розрахунки:

 

>0, реакція ендотермічна, йде з поглинанням теплоти.

Користуючись формулою (4) знайдемо  в ст. у. (Т=298 К):

, ›0, пряма реакція в ст.у. неможлива.

Для визначення температури початку реакції скористуємось формулою (5)