
- •Химическое равновесие введение
- •1. Теоретические основы химического равновесия
- •1.1. Типы равновесий в химических системах
- •Типы обратимых химических и физико-химических процессов
- •1.2. Условия химического равновесия
- •Термодинамическое условие химического равновесия
- •1.3. Закон действующих масс
- •1.4. Уравнение изотермы химической реакции. Влияние состава системы на направление химической реакции
- •1.5. Уравнения изобары и изохоры химической реакции. Влияние температуры на константу химического равновесия и направление химической реакции
- •Влияние температуры на величину константы равновесия и направление смещения равновесия на основе уравнения изобары химической реакции
- •1.6. Влияние давления на константу химического равновесия и направление химической реакции
- •Влияние давления на величину константы равновесия
- •1.7. Смещение химического равновесия
- •1.7.1. Определение направления смещения равновесия по принципу Ле Шателье
- •Смещение равновесия по принципу Ле Шателье
- •1.7.2. Определение направления смещения равновесия на основе термодинамических уравнений
- •1.8. Методы определения константы химического равновесия
- •Соотношение между величиной константы равновесия и выходом продукта реакции
- •Теоретические методы расчета константы равновесия
- •Экспериментальные методы определения константы равновесия
- •1.8.1. Термодинамический расчет константы химического равновесия
- •Термодинамические уравнения, необходимые для расчета
- •Уравнения расчета δg (т) при разных приближениях расчета δСр
- •1.8.2. Расчет константы химического равновесия в статистической термодинамике
- •1.8.3. Экспериментальное определение константы химического равновесия
- •Выбор анализируемого вещества на примере предлагаемых обратимых процессов
- •Выбор метода определения концентрации анализируемого вещества на примере предлагаемых в табл. 1.12 процессов
- •Алгоритм расчета равновесного состава системы объемом V м3
- •1.9. Задания для обучения и самоконтроля
- •Тест 1.9.1. Признаки химического равновесия
- •Тест 1.9.2. Типы равновесий в обратимых процессах
- •Тест 1.9.3. Термодинамические уравнения, отражающие влияние давления, температуры, состава системы на состояние химического равновесия
- •Тест 1.9.4. Выражение константы равновесия для реакции типа
- •Тест 1.9.5. Соотношение между константами равновесия Кр и Кс для реакции
- •Тест 1.9.6. Термодинамические уравнения, характеризующие состояние равновесия
- •2. Экспериментальные работы
- •Общие правила работы и техники безопасности в лаборатории
- •Основные правила проведения эксперимента
- •Правила оформления отчета
- •2.1. Тесты открытой формы для допуска студентов к работе
- •2.2. Лабораторные работы
- •Работа 1. Изучение химического равновесия гомогенной реакции в растворе
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Методика выполнения работы
- •Варианты заданий к работе 1
- •Задание к работе 1
- •Экспериментальные данные к работе 1
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •Алгоритм расчета равновесных концентраций
- •Объединенные экспериментальные и расчетные данные
- •4. Выводы по работе
- •В растворе гидролизующейся соли
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Методика выполнения работы
- •5 Мл раствора во 2-ю колбу,
- •2,5 Мл раствора в 3-ю колбу,
- •0,5 Мл раствора в 4-ю колбу;
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •Экспериментальные и расчетные данные
- •Характеристика процесса гидролиза соли
- •4. Выводы по работе
- •Работа 3. Изучение химического равновесия в растворе
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Методика выполнения работы
- •Экспериментальные и расчетные данные к работе
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •4. Выводы по работе
- •Контрольные вопросы
- •3. Задания для самостоятельной работы
- •3.1. Примеры решения задач
- •0,83 Моль.
- •3.2. Многовариантные задачи
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •Значения коэффициентов уравнения
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •Варианты заданий
- •4. Тесты итогового контроля
- •Образец теста первого вида
- •Образец теста второго вида
- •Библиографический список
- •Приложения
- •1. Ответы на тесты для обучения и самоконтроля в разделе 1.9
- •Фундаментальные физические постоянные
- •Соотношения между единицами физических величин
- •Приставки для образования кратных и дольных единиц
- •Предельная молярная электрическая проводимость ионов в воде
- •Произведение растворимости малорастворимых солей при 25 оС
- •Константы диссоциации кислот и оснований в водных растворах при 25 оС
- •Оглавление
Объединенные экспериментальные и расчетные данные
№ п/п |
Темпера-тура |
Время достижения равновесия t, мин |
Исходные концентрации |
Константа равновесия |
Тепловой эффект реакции Нrэ, кДж |
|||
Т, оС |
Т, К |
Со(Fe3+), моль/л |
Со(I–), моль/л |
Ксэ(T) |
Ксср(T) |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Выводы по работе
4.1. Назовите признак, по которому Вы установили момент наступле-
ния равновесия.
4.2. Укажите время достижения равновесия при каждой температуре и характер его изменения при повышении температуры.
4.3. Оцените влияние начальных концентраций исходных веществ на величину Кс. Как это согласуется с законом действующих масс?
4.4. Оцените влияние температуры на величину Кс, сравните характер её изменения с теоретическим прогнозом.
4.5. Укажите источники погрешности экспериментального определе-
ния теплового эффекта исследуемой реакции.
4.6. Назовите основные химические законы, использованные при расчетах в лабораторной работе.
РАБОТА 2. Изучение химического равновесия
В растворе гидролизующейся соли
Цель работы: Определить концентрацию ионов водорода или ионов гид -
роксида в растворе соли при заданной температуре; рассчи-
тать константу гидролиза и тепловой эффект реакции гид-
ролиза соли.
Метод исследования: pH-метрия.
Приборы и оборудование: pH-метр; термостат.
Посуда: мерные колбы на 50 мл; цилиндры на 25 мл.
Реактивы: 0,1-молярные растворы солей: NH4Cl; NH4NO3; CH3COONa;
CH3COOK; Na2CO3; Na2SO3; Na2C2O4; Na3PO4; NaH2PO4; Na2HPO4.
1. Теоретические основы работы
1.1. Напишите:
- уравнение электролитической диссоциации соли (заданной преподава-
телем) и определите тип гидролиза: по аниону или по катиону будет гидролизоваться эта соль;
- краткое ионно-молекулярное уравнение гидролиза соли по первой ступени и определите реакцию среды;
- выражение константы гидролиза соли Кг в соответствии с законом действующих масс, принимая, что концентрация воды практически постоянна и в выражение Кг не включается.
1.2. По справочным данным теоретически рассчитайте величину конс- танты гидролиза Кг заданной соли по одному из уравнений:
или
,
где К
константа воды (ионное произведение
воды) при Т = 298 К;
КД (кислоты) и КД (основания) – константы диссоциации слабой кислоты и слабого основания соответственно.
Примечание: При расчете константы гидролиза соли по I ступени Кг используется константа диссоциации кислоты или основания по последней ступени.
1.3 Выберите одно из уравнений для характеристики соотношения между константой гидролиза заданной соли, концентрацией раствора этой соли и рН раствора:
(соли)
или
(соли).
Определите вид зависимости рН – lg C (соли) или рОН – lg C (соли).
1.4. Дайте термодинамическую характеристику реакции гидролиза соли.
Для этого рассчитайте:
- изменение энтальпии (тепловой эффект) реакции гидролиза соли ∆Ног и определите тип реакции (экзо- или эндотермическая);
- изменение энтропии реакции гидролиза соли ∆Sог и определите, как будет изменяться упорядоченность системы в ходе реакции;
- изменение энергии Гиббса реакции гидролиза соли ∆Gог и оцените возможность её самопроизвольного протекания при 298 К.
1.5. Напишите
уравнение изобары химической реакции
(1.8) и по знаку ∆Н
теоретически предположите, как будет
изменяться константа гидролиза соли
Кг
при увеличении температуры.
1.6. Определите аналитический сигнал протекания реакции гидролиза соли.
1.7. Укажите признак, по которому можно судить о достижении равно-
весия реакции гидролиза соли.