- •Содержание
- •Введение
- •Периодическая система элементов
- •Структура периодической системы элементов
- •Изменение свойств элементов и их соединений в периодах и главных подгруппах
- •Расположение электронов по энергетическим уровням
- •Квантовые числа
- •Ядро атома. Изотопы
- •Химическая связь
- •Ковалентная связь
- •Основные характеристики ковалентной связи
- •Гибридизация атомных орбиталей
- •Ионная связь
- •Металлическая связь
- •Водородная связь
- •Вопросы для подготовки к занятию
- •Задания для выполнения контрольных заданий для студентов заочной формы обучения и индивидуальных заданий для дневной формы обучения
- •Тема 1 Периодическая система элементов. Строение атома
- •Пример выполнения задания
- •Тема 2 Химическая связь
- •Пример выполнения задания
- •Тема 3 Химическая термодинамика
- •Пример выполнения задания
- •Тема 4 Кинетика химических реакций
- •Пример выполнения задания
- •Тема 5 Химическое равновесие
- •Пример выполнения задания
- •Решение
- •Тема 6 Растворы. Способы выражения концентрации растворов
- •Пример выполнения задания
- •Решение
- •2. Проведение расчетов перехода от заданной концентрации к указанным
- •Тема 7 Растворы электролитов
- •Пример выполнения задания
- •Тема 8 Гидролиз
- •Пример выполнения задания
- •Тема 9 Комплексные соединения
Пример выполнения задания
Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции А(т)+2В(г) АВ2(г) при увеличении давления в 2 раза?
Дано |
Решение |
P = 2P0 |
Основным законом химической кинетики является открытый в 1864–1867 гг. Гульдбергом и Вааге (Норвегия) закон действия масс, согласно которому скорость элементарной реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. |
|
Такая зависимость скорости реакции от концентрации обусловлена тем, что вероятность столкновения молекул и, следовательно, их взаимодействия, пропорциональна произведению концентраций реагентов.
Рассмотрим в общем виде одностадийную обратимую реакцию, протекающую в гомогенной среде
А(т)+2В(г) АВ2(г)
Предположим, что в закрытом сосуде приведены в соприкосновение вещества А и В. Скорость взаимодействия этих веществ согласно закону действия масс выразится соотношением:
= [В]2
где – коэффициент пропорциональности – константа скорости прямой реакции,
[В] – равновесная молярная концентрация В.
[А] – равновесная молярная концентрация А не учитывается, т. к. по условию задачи А – твердое вещество.
Если реакция протекает в гетерогенной системе, то скорость ее не зависит от концентрации твердого вещества, т. к. концентрация его постоянна, поэтому твердое вещество не входит в уравнение закона действующих масс.
В общем виде концентрацию обозначают буквой С. – концентрация любого реагента (так как все они связаны стехиометрическими коэффициентами). Для идеального газа (условно при обычных условиях все газы приравнивают к идеальным) применимо уравнение Клапейрона-Менделеева:
РV = RT,
где Р – давление;
V – объем;
– количество моль газа;
R – газовая постоянная;
T – температура.
Поэтому можно записать: .
= [В]2
До увеличения давления скорость реакции:
После увеличения давления в 2 раза скорость реакции:
Ответ: в замкнутой системе при постоянной температуре при увеличении давления в 2 раза скорости прямой реакции увеличится в 4 раз.
Пример 2. Окисление серы и его диоксида протекают по уравнениям: а) S (к) + O2 (г)= SO2 (г); б) 2SO2 (г) + O2 (г)= 2SO3(г).
Как изменяется скорость этих реакций, если объем каждой из систем уменьшить в 4 раза?
Дано |
Решение |
V = V0 |
а) S (к) + O2 (г)= SO2 (г) согласно закону действия масс, = k[О2]. В общем виде концентрация выражается формулой: , |
|
где – количество моль газа или жидкости;
V – объем.
До сжатия реакционной системы скорость этой реакции:
.
После сжатия, то есть при уменьшении объема в 4 раза скорость этой реакции:
.
Ответ: при уменьшении объема в 4 раза концентрация кислорода увеличивается в 4 раза.
б) 2SO2 (г) + O2 (г)= 2SO3(г)
До сжатия реакционной системы скорость этой реакции:
.
После сжатия, то есть при уменьшении объема в 4 раза скорость этой реакции:
.
Ответ: при уменьшении объема в 4 раза концентрация кислорода увеличивается в 64 раза.
Пример 3. Вычислить во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120о до 80 оС. Температурный коэффициент скорости реакции равен трем.
Дано |
Решение |
t1 = 120 оС |
Математическое выражение правила Вант – Гоффа: , где 2 и 1 – скорость реакции при температуре t2 и t1 соответственно; ∆t = t2 – t1. |
t2 = 80 оС |
|
= 3 |
|
|
Ответ: при понижении температуры от 120о до 80 оС, скорость реакции уменьшится в 81 раз.