3. Расчеты концентрации растворенных веществ в растворах

• Количество растворенного вещества  :

 = c•V,

где c – молярная концентрация растворенного вещества в моль/л, V – объем раствора в л.

• Масса растворенного вещества m(р.в.):

m(р. в.) = m(р-ра)• ,

где m(р-ра) – масса раствора в г,   – массовая доля растворенного вещества. Обозначим в исходном (или неразбавленном) растворе величины c, V, m(р-ра),   через с₁, V₁, m₁(р-ра),  ₁, а в разбавленном растворе – через с₂, V₂, m₂(р-ра),  ₂. Составим уравнения разбавления растворов. Левые части уравнений отведем для исходных (неразбавленных) растворов, а правые части – для разбавленных растворов. Неизменность количества растворенного вещества при разбавлении будет иметь вид:

Сохранение массы m(р. в.):

Количество растворенного вещества   связано с его массой m (р. в.) cоотношением:

 = m(р. в.)/M(р. в.),

где M(р. в.) – молярная масса растворенного вещества в г/моль. Уравнения разбавления (1) и (2) связаны между собой следующим образом:

с₁•V₁ = m₂(р-ра)• ₂/M(р. в.),

m₁(р-ра)• ₁ = с₂•V₂•M(р. в.).

Если в задаче известен объем растворенного газа V(газа), то его количество вещества   связано с объемом газа (н.у.) отношением:

= V(газа)/22,4.

Уравнения разбавления примут соответственно вид:

V(газа)/22,4 = с₂•V₂,

V(газа)/22,4 = m₂(р-ра)• ₂/M(газа).

Если в задаче известны масса вещества или количество вещества, взятого для приготовления раствора, то в левой части уравнения разбавления ставится m(р. в.) или  , в зависимости от условия задачи. Если по условию задачи требуется объединить растворы разной концентрации одного и того же вещества, то в левой части уравнения массы растворенных веществ суммируются. Довольно часто в задачах используется плотность раствора   (г/мл). Но поскольку молярная концентрация с измеряется в моль/л, то и плотность следует выражать в г/л, а объем V – в л. Приведем примеры решения «образцовых» задач.

 Задача 1. Какой объем 1М раствора серной кислоты надо взять, чтобы получить 0,5 л 0,1МH₂SO₄?

Дано:

с₁ = 1 моль/л, V₂ = 0,5 л, с₂ = 0,1 моль/л.

Найти:

V₁ = ?

Решение

V₁•с₁ = V₂•с₂,

V₁•1 = 0,5•0,1; V₁ = 0,05 л, или 50 мл.

Ответ. V₁ = 50 мл.

Билет № 9

1. Скорость химических реакции.

Для достижения химического равновесия при протекании обратимых реакций требуется определенный период времени, зависящей от природы веществ, составляющих реакционную систему. Для характеристики используется величина - скорость химической реакции. Скорость реакции - это величина, показывающая как изменяется концентрация одного из веществ в единицу времени. Чтобы ускорить достижение состояния равновесия, требуется увеличить скорость реакции. Основными способами увеличения скорости реакции является повышение температуры, изменение концентрации, введение катализатора. 1.Влияние температуры. Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно,

химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах

Возрастание химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах скорости реакции при нагревании в первом приближении подчиняется следующему правилу:

при повышении температуры на 10 0С скорость химической реакции возрастает в два - четыре раза.

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа :

Правило Вант - Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции. 2.Влияние катализатора. Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождается в конце реакции. Влияние, оказываемое катализаторами на химические реакции, называется катализом.По агрегатному состоянию, в котором находятся катализатор и реагирующие вещества, следует различать: гомогенный катализ (катализатор образует с реагирующими веществами гомогенную систему, например, газовую смесь; гетерогенный катализ (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах; катализ идет на поверхности раздела фаз). 3.Влияние концентрации реагирующих веществ.При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ скорость химической реакции возрастает в соответствии с кинетическим уравнением. Рассмотрим общее уравнение реакции: aA +bB = cC + dD. Для данной реакции кинетическое уравнение принимает вид:

Из кинетического уравнения уравнения нетрудно установить смысл коэффициента пропорциональности k, называемый константой скорости реакции. Она численно равна скорости реакции, когда концентрация каждого из реагирующих веществ составляют 1 моль/л. Константа скорости зависит от природы реагирующих веществ, но не зависит от их концентраций.

Зависимость скорости реакции от температуры приближенно определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа: при изменении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций изменяется в 2-4 раза.

Математически правило Вант-Гоффа выражается так:

                                                                              (3.6)

где v(T2) и v(T1)  - скорости реакций, соответственно при температурах Т2 и T1 (T2> T1);

γ-температурный коэффициент скорости реакции.

Значение γ для эндотермической реакции выше, чем для экзотермической. Для многих реакций γ лежит в пределах 2-4.

Физический смысл величины γ заключается в том, что он показывает, во сколько раз изменяется скорость реакции при изменении температуры на каждые 10 градусов.      

Поскольку скорость реакции и константа скорости химической реакции прямопропорциональны, то выражение (3.6) часто записывают в следующем виде:       

                                                                                  (3.7)

где k(T2), k(T1)- константы скорости реакции соответственно

при температурах T2 и T1;

 γ -температурный коэффициент скорости реакции.

2. Фенол

Фенолы - производные ароматических углеводородов, в молекулах которых гидроксильная группа (- ОН) непосредственно связана  с атомами углерода в бензольном кольце.

Фенол