Пособие для самоподготовки к лабораторным по химии в [12]
.pdfб) 0,2 и1. в) 1 и1. г) 0,5 и2.
4. Скоростькакихреакцийувеличиваетсясростомтемпературы? а) любых; б) экзотермических;
в) эндотермических; г) сбольшейэнергиейактивации.
5. Увеличениескоростиреакциисповышениемтемпературывызывается...
а) увеличениемсреднейкинетическойэнергиимолекул; б) возрастаниемчислаактивныхмолекул; в) ростомчисластолкновений;
г) изменениемпространственнойориентации.
6. Если константаскоростиоднойреакции(k') большеконстанты скорости второйреакции(k'') , токакоесоотношениемеждуэнергиямиактивацииэтих реакцийправильно?
а) Ea ' Ea ''; б) Ea ' Ea ''; в) E a ' Ea '';
г) нельзяопределить.
7. Какизменитсяскоростьреакции2NO O2 2NO2 , еслиобъемреакционного сосудаувеличитьв2 раза?
|
а) уменьшитсяв4 раза; |
|
|
|
|||
|
б) уменьшитсяв8 раз; |
|
|
|
|||
|
в) возрастетв4 |
раза; |
|
|
|
||
|
в) возрастетв8 |
раз. |
|
|
|
||
|
|
|
0 |
|
4 |
-1 |
0 |
8. При20 Сконстантаскоростинекоторойреакцииравна10 |
|
мин |
, апри50 С– |
||||
8 |
10 |
4 |
-1 |
|
|
|
|
|
мин. Чемуравентемпературныйкоэффициентскоростиреакции? |
||||||
а) 2; б) 3; в) 4; г) 5.
9. Какоеутверждениесправедливодляобратимойреакции2NO O2 2NO2 в
моментустановленияравновесия?
31
а) 0;
пр об
б) 0;
пр об
в) всегда2CNO CO 2 ;
г) всегдаCNO CNO 2 .
10. Вкакомслучаеравновесныеконцентрацииисходныхвеществминимальны, если система 2SO2 O2 2SO3 может характеризоваться следующими константамиравновесия:
а) 0,5; б) 1; в) 2; г) 4.
11. Константа равновесия реакции 4HCl +O2 2H2O +2Cl2 при некоторой температуреравна0,3. Какможноизменитьчисленноезначениеконстанты?
а) изменитьтемпературу; б) изменитьисходнуюконцентрациюкислорода;
в) изменитьравновеснуюконцентрациюхлора; г) изменитьравновесныеконцентрацииисходныхвеществ.
12. ДиоксидазотаNO2 окрашенвбурыйцвет, егодимер N2O4 бесцветен. Предскажите, какбудетменятьсяокраскасмеси газовпри одновременном
повышении |
температуры и понижении давления в системе |
2NO2 N2O4 , |
H<0: |
а) окраскаусилится; б) смесьгазовобесцветится;
в) окрасканеизменится; г) окраскастанетменееинтенсивной.
13. С ростом температуры значение константы равновесия реакции 2H2O 2H2 O2 возрастает. Каковозначение H этойреакции?
а) H<0;
б) H=0;
в) H>0.
г) нельзяопределить.
14. Обратимаяреакцияпротекаетвгазовойфазеивуравнениипрямойреакции суммастехиометрическихкоэффициентовбольше, чемвуравненииобратной. Какбудетвлиятьнаравновесиевэтойсистемеповышениедавления?
а) равновесиесмещаетсявлево;
32
б) равновесиененарушается; в) равновесиесмещаетсявправо; г) нельзяопределить.
15. Смещаетсялиравновесиереакции2SO2 O2 2SO3, H0 192кДжпри повышениитемпературы?
а) равновесиененарушается; б) смещаетсявлево; в) смещаетсявправо; г) нельзяопределить.
16. Вводномрастворехлоридамеди(II) имеетместоравновесие
Cu2+ 3Cl [CuCl] .
голубая зеленаяокраска
ПоложениеравновесияпринизкойконцентрацииионовCl соответствует областисуществованияисходныхвеществ; растворокрашенвголубойцвет. Как изменитсяокраскарастворапривведениисолянойкислотыHCl ?
а) растворстанетзеленым; б) интенсивностьголубойокраскиувеличится;
в) растворнеизменитокраски; г) растворобесцветится.
Б. Вопросысмножественнымиответами“верно-неверно”
Длякаждоговопросаилинезаконченногоутверждениядается4 ответа, из которыхмогутбытьправильнымиодин, два, трииливсе.
1. Скоростьхимическихреакцийзависитот: а) температуры; б) природыреагирующихвеществ; в) концентрации;
г) присутствиякатализатора.
2. МатематическоевыражениеЗДМ дляреакции
MnO2(к) 4HCl(г) MnCl2(к) Cl2(г) имеетвид:
а) kC4HCl;
б) kCMnO2 C4HCl;
в) kPHCl4 ;
г) k.
3. Какиеизперечисленных воздействий приведутк изменению константы
33
скоростиреакции? а) изменениедавления; б) изменениетемпературы;
в) изменениеобъемареакционногососуда; г) введениевсистемукатализатора.
4. Чем объясняетсяповышениескорости реакции при введении всистему катализатора?
а) уменьшениемэнергииактивации; б) увеличениемсреднейкинетическойэнергиимолекул; в) возрастаниемчисластолкновений; г) ростомчислаактивныхмолекул.
5. Какой формулой выражается правило Вант-Гоффа, определяющее зависимостьскоростиреакцииоттемпературы?
а) |
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
T+10 |
|
|
T+10 |
|
3; |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
k |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T/10 |
; |
|
|
|
|||
б) |
|
|
|
||||||||||||
T2 |
|
|
T1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
в) kT |
|
kT |
|
|
|
|
(T T ) /10 |
; |
|||||||
2 |
2 |
1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
T/10 |
|
|
k |
T2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
T2 |
|
|
|
||||
г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
k |
T1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T1 |
|
|
|
|
6. Энергияактивациинеобходимамолекуламдля: а) преодоленияэнергетическогобарьерареакций; б) ослабленияхимическихсвязей;
в) преодоленияотталкиваниямеждуэлектронамиприсближениичастиц; г) измененияпространственнойориентации.
7. Какиеизприведенныхвыраженийсоответствуютматематическойзаписи уравненияАррениуса?
а) ln k=ln A Ea |
/ RT; |
|
|
|
|
|||||||||
б) |
lg |
kT |
2 |
|
|
E |
a |
T T |
; |
|
|
|||
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
kT |
|
2,3R |
T1T2 |
|
|
|
||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
в) k=A e-Ea / RT; |
|
|
|
|
|
|
||||||||
г) |
|
|
2,3 R T T |
lg |
kT |
|||||||||
E |
|
|
|
|
|
2 1 |
|
2 |
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
a |
|
|
|
|
|
T2 -T1 |
|
|
kT |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
8. Обратимыереакции– этореакции: а) идущиесвыделениемэнергии;
34
б) идущиеодновременновдвухпротивоположныхнаправлениях; в) любые; г) идущиеспоглощениемэнергии.
9. Какоеутверждениесправедливодляобратимойреакции
FeO( к) CO(г) Fe(к) CO2(г)
вмоментустановленияравновесия?
а) 0;
пр об
б) KC CCO2 / CCO ;
в) 0;
пр об
г) KP PCO2 / PCO.
10.Константаравновесиянезависитот: а) температуры; б) концентрацииреагирующихвеществ;
в) присутствиякатализатора; г) давления.
11.По значению констант равновесия для перечисленных ниже систем определите, вкакомслучаереакцияпротекаетнаиболееполно.
а) CO(г) Cl2(г) COCl2(г) , |
(K=50); |
б) 2SO2(г) O2(г) 2SO3(г) , |
(K=0,5); |
в) Cd 2+ S2- CdS, |
(K=7 1028 ); |
г) H+ HS- H2S, |
(K=1 105 ). |
12. Укажитепрямую реакцию, скоростькоторойувеличитсясповышением температурывменьшейстепенипосравнениюсобратной.
а) CO2(г) H2(г) CO(г) H2O(г) |
H= 0,8 кДж; |
б) C(г) CO2(г) 2CO(г) |
H=130 кДж; |
в) 4HCl(г) O2(г) 2H2O(г) 2Cl2(г) 117,2 кДж; г) H2(г) J2(г) 2HJ(г) Q.
13. Вкакихслучаяхможнооднозначносказать, вкакомнаправлениисмещается равновесиевследующихсистемахприодновременномувеличениитемпературы идавления?
а) CO H2 O(г) CO2 H2 |
H<0; |
б) N2O4 2NO2 , |
H>0; |
35
в) 2N2 +O2 2N2O |
H>0; |
г) 3NO2(г) H2O(ж) 2HNO3(ж) NO(г) |
H>0. |
14. Если объем закрытого реакционного сосуда, в котором установилось равновесие2SO2 O2 2SO3 , уменьшитьв2 раза, то:
а) скоростипрямойиобратнойреакцийостанутсяодинаковыми; б) скоростьпрямойреакциистанетв2 разабольшескоростиобратной; в) равновесиенесместится; г) равновесиесместитсявправо.
15. Вкакихслучаяхможнооднозначносказать, вкакомнаправлениисмещается равновесие в следующих системах при одновременном уменьшении температурыиповышениидавления?
а) 2CO +O2 2CO2 |
H<0; |
б) 2C(т) +O2 2CO |
H<0; |
в) 2N2 +O2 2N2O |
H>0; |
г) 4HCl(г) O2 2H2 O(г) 2Cl2(г) |
H<0. |
16. Вкакихпроцессах, длякоторыхуказанонаправлениесмещенияравновесия приизменениитемпературы, H > 0?
а) 2HCl(г) H2(г) Cl2(г) |
(t0 повышается); |
||||
б) 2H2O(г) 2H2(г) O2(г) |
(t0 понижается); |
||||
в) CaCO3(т) CaO(т) CO2(г) |
(t0 понижается); |
||||
г) 2SO |
2(г) |
O |
2(г) |
2SO |
(t0 понижается). |
|
|
3(г) |
|
||
36
Теоретическиесведениякзанятию № 2
2 Растворы электролитовиихосновные характеристики
2.1 Значимостьизучаемойтемы
Растворы играютбольшую рольв жизни и практической деятельности человека. Онинаходятсамоеразнообразноеприменениевтехнологииполучения полупроводников и полупроводниковых приборов, в очистке веществ, в гальваническихпроцессахполученияметаллов, вработехимическихисточников тока, впроцессахтравленияметалловиполупроводников.
При изучении студентами материала данного курсазнание этой темы позволяетлучшепонять:
-физико-химическиепроцессы, идущиенаграницеразделафазсучастием заряженныхчастиц(ионовиэлектронов);
-важнейшиеположенияионнойтеорииэлектролиза;
-прогнозироватьосуществимостьокислительно-восстановительныхреакций.
2.2 Требованиякисходномууровню знанийиумений
ЧтобыВамбылолегчеразобратьсяввопросахтеорииданнойтемы, нужно знатьследующиевопросышкольного(ш) ивузовского(в) курсовхимии.
1.Электролитыинеэлектролиты(ш).
2.Электролитическаядиссоциация(ш).
3.Уравнениядиссоциациикислот, щелочейисолей(ш).
4.Закон действующих масс для обратимых химических процессов и константахимическогоравновесия(в).
5.Химическоеравновесиеиусловияегосмещения(в).
6.Способывыраженияколичественногосоставарастворовмассоваядоля, молярнаяконцентрация(ш).
7.Умениевыполнятьрасчеты сиспользованием этихколичественныххарактеристикрастворов(ш).
ЕслипоодномуизвопросовисходногоуровняуВасимеетсяпробел, заполнитеего, проработавсоответствующийразделлекционногоматериалаи учебника:
КузьменкоН.Е., ЕреминВ.В., ПопковВ.А. Началахимии. – М.: Изд-во
«Экзамен», 1999.
ГлинкаН.Л. Общаяхимия. – Л.: Химия, 1988. КоровинН.В. Общаяхимия. – М.: Высш. шк., 2000.
37
2.3 Cодержаниетемы. Основныепонятияиопределения
В технологической практике чаще имеютдело нес индивидуальными веществами, асгетерогеннымиилигомогеннымисмесямивеществ. Гомогенные смеси переменногосоставадвухиболеевеществназываютсярастворами.
Компонент раствора, концентрация которого выше других компонентов, являетсярастворителем. Растворительсохраняетсвоефазовоесостояниепри образовании раствора. Различают газовые, жидкие и твердые растворы. Наибольшеераспространениеиприменениеимеютжидкие(водные) растворы.
2.3.1Растворыэлектролитов. Основы теории электролитическойдиссоциации
Поэлектрической проводимости растворы делятнадвавида: растворы неэлектролитов, не способные проводить электрический ток, и растворы электролитов, проводящие электрический ток. Электролит проводит электрический ток в результате направленного перемещения его ионов, создающих поток электрических зарядов. Таким образом, пропускание электрического токачерезэлектролитсопровождаетсяпереносом вещества. Расплавы и растворы электролитовотносятсякпроводникам второго рода. Электропроводность электролитов в десятки и сотни тысяч раз меньше электропроводностиметаллов(проводниковпервогорода), нонамногопорядков большеэлектропроводноститипичныхдиэлектриков. Так, при18ºС удельная электропроводностьсеребра6,15·105, 1М раствораКCl 9,8·10-2, парафина10-
18 -1 -1.
ом ·см
Электропроводностьводныхрастворовэлектролитовобъясняетсятеорией электролитическойдиссоциации.
Основныеположениятеорииэлектролитическойдиссоциации
1.Растворение—сложныйфизико-химическийпроцесс, врезультатекоторого частицырастворенноговеществавзаимодействуютсмолекуламирастворителя.
Прирастворениинеэлектролитовпроисходитхимическоевзаимодействие междумолекуламирастворяемоговеществаАВ и(n+m) молекуламиH2O с образованиемгидратированноймолекулыАВ(n+m)H2O:
AB+(n+m)H2O AB(n+m)H2O |
(гидратация) |
Этасистемахарактеризуетсяотсутствиемионоввраствореисоответственно не обладает ионной электрической проводимостью. Примерами растворов неэлектролитовмогутслужитьрастворыкислорода, сахара, глицеринавводе.
Прирастворенииэлектролитовпроцесспротекаетвдвестадии:
38
AB+(n+m)H2O AB(n+m)H2O |
(гидратация); |
AB(n+m)H2O A+ (nH2O) B-(mH2O) |
(электролитическая |
катион анион |
диссоциация). |
Электролитическая диссоциация— |
процесс распада молекул |
растворенного вещества под действием молекул растворителя на ионы. Уравненияэлектролитическойдиссоциацииобычнозаписываютвупрощенной формебезуказаниягидратнойоболочки.
AB A+ B- .
2. Необходимым условием, определяющим возможность процесса электролитическойдиссоциации, являетсяналичиеврастворяемом веществе ионных или полярных связей, а также достаточная полярность самого растворителя, котораяоцениваетсявеличинойдиэлектрическойпроницаемости. Водаимеетвысокуюдиэлектрическуюпроницаемость( = 81), чтоделаетее сильнымионизирующимрастворителем.
3. Существуют два механизма, по которым осуществляется распад электролитанаионы. Этоопределяетструктурарастворяющегосявеществав безводномсостоянии:
а) диссоциациярастворяющихсясолей, т.е. кристалловсионнойструктурой
(NaCl,...);
б) диссоциацияполярныхмолекул(HCl, HNO3,...).
Процессу диссоциации в данном случае предшествует ионизация— pасхождениеполюсоввмолекулеэлектролитаподдействиеммолекулводы.
4. Ионы отличаются от атомов, их образующих, присутствием электрического заряда. Ионы образуются в растворе электролитав таком количестве, чтоихсуммарныезаряды получаютсяодинаковыми, вследствие чеговесьрастворвцелом остаетсяэлектронейтральным. Ионы могутбыть "простыми" — образованныеодниматомомили"сложными" — образованные несколькимиатомами(SO42- , NO3-, MnO4-, ...).
Наиболеераспространенныеэлектролиты— кислоты, основания, соли.
Кислоты— электролиты (соединения), диссоциирующие в водных растворахсобразованиемизкатионовтолькокатионовводорода.
Упрощенныесхемыэлектролитическойдиссоциациикислот:
HNO3 → H+ + NO3-; H2SO4 → 2H+ + SO4 |
2-; HCl → H+ + Cl-. |
Основания— электролиты (соединения), диссоциирующие в водных растворахсобразованиеманионовтолькоодноговида– гидроксид-ионов.
Упрощенныесхемыэлектролитическойдиссоциацииоснований:
NaOH → Na+ + OH-; KOH → K+ + OH-; Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-.
39
Соли— электролиты(соединения), диссоциирующиенакатионыметаллови одноатомныелибомногоатомныеанионыкислотногоостатка.
Упрощеннаямодельдиссоциациисолей предполагаетдиссоциацию ихв однустадиюиможетбытьпредставленасхемами:
NaCl → Na+ + Cl-; CuSO4 → Cu2+ + SO42-; Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42-
2.3.2Основныехарактеристикирастворов электролитов
Концентрациярастворов. Способывыраженияконцентрации
Основной количественной характеристикой растворов является концентрация, котораяотражаетсодержаниерастворенноговеществавединице массы, единицеобъемараствораилирастворителя. Наиболеечастоупотребляют следующиеспособывыраженияконцентрации:
а) массоваядоля( ) — отношениемассырастворенноговеществакобщей массераствора. Массоваядолярастворенноговеществавыражаетсявдолях единицыиливпроцентах:
ω= |
m(A) |
(доли) или ω= |
m(A) |
100 (проценты), |
(2.1) |
|
m(A) + m(B) |
m(A) + m(B) |
|||||
|
|
|
|
гдеm (А) иm (В) – массарастворенноговеществаАимассарастворителяВ. Массовая долярастворенного вещества, выраженнаяв % – этомасса
растворенного вещества в 100 г раствора. Например, если известно, что используется10%-ныйрастворвеществаА, тоэтоозначает, чтов100гтакого растворасодержится10грастворенноговещества;
б) молярнаяконцентрация(С) — числомолейрастворенноговеществав1
м
литрераствора:
С m(А) |
|
n |
,моль/ л |
(2.2) |
|
|
|||||
м |
M V |
|
V |
||
|
|
|
|||
гдеМ — мольнаямассарастворенноговещества, г/моль; V — объемраствора, л;
n m(МА) — количествовещества, моль.
(!) Молярнаяконцентрациярастворазаписываетсяследующим образом:
С (НCl) = 0,1 моль/л. Обозначение0,1 МНСl эквивалентнопредыдущейзаписи.
м
При разбавлении раствораколичество растворенного веществаостается однимитемже, поэтомусправедливоследующеесоотношение:
40