Примеры решения типовых задач Эквивалент

Пример. Сколько металла, эквивалентная масса которого 10,23 г/моль, взаимодействует с 420 см³ кислорода (н.у.)?

Решение. Так как мольная (молярная) масса О₂ (32г/моль) при н.у. занимает объем 22,4 л, то объем эквивалентной массы кислорода (8г/моль) будет 22,4 ׃ 4=5,6 л =5600 см³.

По закону эквивалентов

м(Ме)/м_экв(Ме)=V_О2/Vm_экв(O2)=mMe/12,16=420/5600, откуда

м(Мe) =10,23∙420/5600=0,767 г.

Строение атома

Пример 1. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен, бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

Решение. Высшую степень окисления элемента определяет номер группы, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того числа электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (ns²np⁶).

Данные элементы находятся соответственно в группах: YA,YIA,YIIA и имеют следующие структуры внешнего электронного уровня s²p³,s²p⁴,s²p⁵. Данные по степеням их окисления приведены в табл.14.

Таблица 14

Элемент	Степень окисления			Соединения
	Высшая	низшая
As	+5	-3	H3AsO4; H3As
Se	+6	-2	SeO3; Na2Se

Пример 2. Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами (спинвалентность), может проявлять фосфор в нормальном и возбужденном состояниях?

Указания. Распределение электронов внешнего энергетического уровня фосфора устанавливается правилом Гунда, что показывает три неспаренных электро, так как имеются свободные d-уровни, то возможно возбужденное состояние

Решение. В нормальном состоянии валентность равна трем, а в возбужденном возможен переход на d-подуровни. Значит, валентность равна пяти.

Кинетика

Пример1. 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.

Указания: зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле: при повышении температуры на 10 K скорость многих реакций увеличивается в 2-4 раза

u₂=u₁ץ^Т2-Т1/10

гдеץ- коэффициент, который для энтотермических реакций выше, чем для экзотермических , u₂, u₁ – скорости при температурах Т₂, Т_1.

Решение: u₂=u₁ץ^Т2-Т1/10=16 u _Т1, следовательно, скорость реакции u_Т2 при температуре 70˚С больше скорости u _Т1 при температуре 30˚С в 16 раз.

Пример 2. Константа равновесия гомогенной системы:

CO(г)+H₂O(г)=CO₂(г) +H₂(г).

При 850˚С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [CO]_исх=3 моль/л, [H2O]_исх=2 моль/л.

Указания: при равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:

U_прям= К₁[CO] [H₂O], u_обр=К₂[CO₂] [H₂];

К_р=К₁/К₂=[CO₂] [H₂]/ [CO] [H₂O].

В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражении К_р входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [CO2]_р=х моль/л. Согласно уравнению число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По сколько же молей (х моль/л) CO и H2O расходуется для образования по х молей CO2 и Н2. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ [CO2]_р=[H₂]_р=х моль/л; [CO]_р=(3-х) моль/л;

[H₂O]_р=(2-х) моль/л.

Решение: зная константу равновесия, находим значения х, а затем исходные концентрации веществ:

1=х²/(3-х)(2-х), х=1,2 моль/л, следовательн,о [CO₂]_р=[H₂]_р=1,2 моль/л; [CO]_р=(3-1,2)=1,8 моль/л; [H₂O]_р=(2-1,2)=0,8 моль/л.

Пример3. Исходная концентрация каждого из веществ в смеси составляет 2,5 моль/л. После установления равновесия [C]=3 моль/л. Вычислите константу равновесия системы: A+B=C+D.

Указания: согласно закону действующих масс k=[C][D]/[A] [B]. Так как к моменту установления равновесия количества вещества С увеличилось на 0,5 моль/л, количества вещества D также увеличилось на 0,5 моль/л, а количества веществ А и В уменьшается на 0,5 моль/л (по уравнению реакции).

Решение: k=[C][D]/[A] [B]=3·3/2·2=2,25.

Пример 4. В какую сторону сместится равновесие реакции

2SO2 +O2=2SO3 +192 кДж,

при повышении температуры?

Указания: повышение температуры согласно принципу Ле Шателье смещает равновесие в сторону эндотермической реакции. В приведенном примере эндотермической является обратная реакция.

Решение: равновесие смещается влево.