Тема 4: химическая кинетика химическое равновесие

Пример 12

При 25 ⁰С некоторая реакция заканчивается за 4 минуты. Вычислите, через какое время завершится данная реакция, если ее проводить при 45 ⁰С. Температурный коэффициент реакции равен 3.

Дано: 1= 4 мин. t 1 = 25 0С t 2 = 45 0С  =3	Решение Из выражения (4.4) найдем, во сколько раз увеличилась скорость реакции при повышении температуры V2 (t2–t1)/10 (45–25)/10  =  = 3 = 32 = 9 V1
2 = ?	Так как скорость реакции обратно пропорциональна

₁ 4·60

времени, то ₂ =  =  = 26,7 (с.)

9. 9

Ответ: ₂ = 26,7 с.

Пример 13

При некоторой температуре константа равновесия реакции

СO + С1₂  СOС1₂ равна 40. Равновесные концентрации СO и СOС1₂ равны 0,2 моль/л и 0,8 моль/л соответственно. Вычислите исходную концентрацию хлора.

Дано: К = 40 [СО] = 0,2 моль/л [СOС12] = 0,8 моль/л	Решение СO + С12  СOС12 Из выражения константы равновесия реакции определим равновесную концентрацию хлора [С12]
С(С12) = ?	[СOС12] 0,8 К =  =  = 40

[СO] [С1₂] 0,2[С1₂]

[С1₂] = 0,1

Исходная концентрация хлора будет складываться из количества хлора, вступившего в реакцию, а также оставшегося в равновесной смеси.

С(С1₂) = [С1₂] +  С(С1₂)

По уравнению реакции при образовании 1 моля фосгена расходуется

1 моль хлора. Следовательно, при образовании 0,8 моля СOС1₂ было израсходовано 0,8 моля С1₂

С(С1₂) = 0,1 + 0,8 = 0,9 (моль/л)

Ответ: С(С1₂) = 0,9 моль/л.

Тема 5 : окислительно-восстановительные процессы

Пример 14

Используя метод электронного баланса, расставить коэффициенты в уравнении реакции:

As₂S₃ + HNO₃ + H₂O  H₃AsO₄ + H₂SO₄ + NO

Решение.

Определяются степени окисления элементов в соединениях:

+3 –2 +1 +5 –2 +1 –2 +1 +5 –2 +1 +6 –2 +2 –2

As₂ S₃ + H N O₃ + H₂O  H₃ As O₄ + H₂ S O₄ + N O.

Из схемы реакции видно, степень окисления азота уменьшается от +5 до +2, следовательно, происходит процесс восстановления (HNO₃ – окислитель), а степени окисления повышаются сразу у двух элементов: у мышьяка от +3 до +5 и у серы от минус 2 до +6, следовательно, эти два элемента в процессе реакции окисляются (As₂S₃ – восстановитель).

Составляем электронные уравнения и добиваемся электронного баланса, учитывая индексы при атомах мышьяка и серы и суммируя число отданных электронов (принято 3 электрона, а отдано 24 + 4 = 28 электронов):

+ 5 +2

N + 3ē = N 28

+3 +5

2 As – 4ē = 2 As 3

–2 +6

3 S – 24 ē = 3 S 3

Перенесем основные коэффициенты в уравнение реакции:

3As₂S₃ + 28HNO₃ + H₂O  6H₃AsO₄ + 9H₂SO₄ + 28NO,

а затем найдем коэффициент при H₂O.

Окончательно уравнение будет иметь вид

3As₂S₃ + 28HNO₃ + 4H₂O = 6H₃AsO₄ + 9H₂SO₄ + 28NO.

Пример 15

Реакция протекает в кислой среде:

K MnO₄ + H₂S + H₂SO₄  MnSO₄ + S + K₂SO₄ + H₂O .

О кислитель MnO₄^ восстанавливается в кислой среде до Mn²⁺, а восстановитель H₂S окисляется до S: по ионно-электронному уравнению:

MnO₄^ + 8 H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4 H₂O 2

H₂S – 2e = S + 2H⁺ 5

Суммируем эти полуреакции, предварительно умножая их соответственно на 2 и 5 :

2 MnO₄^ + 16 H⁺ + 5H₂S = 2 Mn²⁺ + 5 S + 8 H₂O + 10H⁺ .

Правильно подобрав члены, получим уравнение окислительно-восстановительной реакции в ионно-молекулярном виде

2 MnO₄^ + 6 H⁺ + 5H₂S = 2 Mn²⁺ + 5 S + 8 H₂O .

Для получения уравнения в молекулярном виде следует добавить к каждому аниону соответствующий катион, а к каждому катиону – анион:

2 КMnO₄ + 5H₂S + 3 H₂SO₄ = 2 MnSO₄ + 5 S + K₂SO₄ + 8 H₂O