Приклади виконання типових завдань

Задача 1. Обчислити, як зміниться швидкість реакції між сірчистим ангідридом і киснем, якщо концентрацію SO₂ збільшити 3 рази.

Розв'язання. Реакція протікає за рівнянням

2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Швидкість цієї реакції v₁ = К[SO₂]²[O₂]. Після збільшення концентрації SO₂ у 3 рази концентрація SO₂ буде [3SO₂], а швидкість реакції v₂ = К[3SO₂]²[O₂] = 9К[SO₂]²[O₂]. Отже, швидкість реакції збільшується у 9 разів, тому що

.

Відповідь: швидкість реакції збільшиться у 9 разів.

Задача 2. Реакція при температурі 20 °С відбувається за 40 секунд. Температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2. За який час закінчиться ця реакція при температурі 50 °С?

Розв’язання. Визначаємо, у скільки разів зросте швидкість реакції відповідно до правила Вант-Гоффа:

; .

Відповідно до визначення швидкості реакції можна записати (Δτ – тривалість

реакції):

; ; .

Визначаємо тривалість реакції при температурі 50 °С:

; = 0,125 ∙ 40 = 5 с.

Відповідь: реакція закінчиться за 5 с.

Задача 3. У системі

А + В ↔ С, ΔН° < 0,

де А, В і С – гази, встановилась рівновага. Як впливатимуть на рівноважну концентрацію речовини С: а) підвищення тиску; б) збільшення концентрації речовини А; в) підвищення температури?

Розв’язання. а) Під час перебігу реакції загальне число молів газоподібних речовин зменшується з 2 до 1. Відповідно до принципу Ле Шательє підвищення тиску призведе до зміщення рівноваги в бік меншого числа молів газоподібних речовин (тобто в бік утворення речовини С), отже, [С] збільшиться.

б) Збільшення концентрації речовини А призведе до зміщення рівноваги в бік утворення продукту С, тобто [С] збільшиться.

в) Оскільки ΔН° < 0, теплота виділяється, реакція – екзотермічна. Зворотна реакція обов’язково буде ендотермічною. Підвищення температури завжди сприяє перебігу реакції з поглинанням теплоти, тобто рівновага зміститься в бік речовин А і В і [С] зменшиться.

Задача 4. Як впливатиме підвищення тиску на хімічну рівновагу в оборотній системі

Fе₃O₄(т) + СО(г) ↔ 3FеО(т) + СO₂(г).

Розв’язання. Запишемо вирази для швидкостей прямої (v_пр) і зворотної (v_звор) реакцій:

v_пр = v_звор[СО]; v_звор = k_звор [СО₂].

Швидкості прямої і зворотної реакцій не залежать від концентрації твердих речовин. При підвищенні тиску в два рази в таке саме число разів збільшуються концентрації СО і СO₂. Отже, швидкості прямої і зворотної реакцій збільшаться в однакове число разів і рівновага в системі не зміститься.

Завдання до практичної роботи

Задача 1. Як зміниться швидкість реакції 4НСl + O₂ → 2Сl₂ + 2Н₂O, що протікає в газовій фазі, якщо збільшити в три рази: 1) концентрацію кисню, 2) концентрацію гідроген хлориду, 3) тиск.

Відповідь: 1) збільшиться у 3 рази; 2) збільшиться у 81 раз; 3) збільшиться у 243 рази.

Задача 2. Написати вираження закону дії мас для реакцій

а) 2NО(г) + Cl₂(г) → 2NОСl(г)

б) СаСО₃(к) → СаО(к) + 3O₂(г)/

Відповідь: б) v = k.

Задача 3. Як зміниться швидкість реакції

2NО(г) + O₂(г) = 2NO₂(г)

якщо зменшити об’єм реакційної посудини в 3 рази?

Відповідь: збільшиться у 27 разів.

Задача 4. Температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2,8. У скільки раз зросте швидкість реакції при підвищенні температури від 20 до 50 °С?

Задача 5. У системі А(г) + 2В(г) = С(г) рівноважні концентрації дорівнюють: [А] = 0,06 моль/л; [В] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Знайти константу рівноваги реакції.

Відповідь: 250.

Задача 6. У якому напрямку зміститься рівновага в системах

а) CO(г) + Cl₂(г) ↔ СОСl₂(г)

б) Н₂(г) + І₂(г) ↔ 2НІ(г)

якщо при незмінній температурі збільшити тиск шляхом зменшення об’єму газової суміші?

Задача 7. У системі А + В ↔ 2С, всі речовини гази. Як вплине на рівноважну концентрацію речовини С підвищення тиску?

Задача 8. У системі А + В ↔ С, ∆Нº < 0, встановилась рівновага. Як вплине на рівноважну концентрацію речовини С підвищення температури?

Запитання для контролю і самоконтролю знань

1. Що вивчає хімічна кінетика?

2. Охарактеризуйте константу швидкості. Який її фізичний зміст?

3. Що собою являють оборотні й необоротні реакції?

4. Які чинники впливають на зміщення стану рівноваги?

5. Сформулюйте принцип Ле Шательє.

6. На які агрегатні стани речовин має вплив тиск?

7. Що собою являють рівноважні концентрації?

Рекомендована література

1. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. – К.: Ірпінь, ВТФ Перун, 2002. – 480 с.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1987. – 704 с.

ІНСТРУКТИВНА КАРТКА ДО ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ

ІЗ ЗАГАЛЬНОЇ ХІМІЇ

ТЕМИ: РОЗЧИНИ. ДИСПЕРСНІ СИСТЕМИ