3. Химическая термодинамика и кинетика

3.1. Энергетика химических процессов

Задание 72

Реакция горения ацетилена протекает по уравнению

.

Вычислите и , и объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции.

Решение

У любой химической реакции наблюдаются две противоположных тенденции: с одной стороны тенденция к достижению min энергии путем образования более крупных частиц. Это описывается функцией Н. С другой стороны тенденция к разбрасыванию частиц в большом объеме. Это описывается функцией состояния S. Значит, самопроизвольному процессу способствует уменьшение энтальпии и увеличение энтропии.

Возможны 2 случая:

1. Н > 0 ΔS<0

2. H < 0 ΔS>0

Для оценки взаимного влияния 2-х этих функции введена функция G-свободная энергия Гиббса

, где

Вывод: уменьшается, значит при низких температурах наиболее вероятно самопроизвольное протекание экзотермической реакции.

3.2. Химическая кинетика. Химическое равновесие.

Правило Ле Шателье-Брауна

Задание 101

Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 30 градусов, если температурный коэффициент скорости данной реакции равен трем?

Решение

В соответствии с правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два—четыре раза.

,

где   — скорость реакции при температуре  ;

 — скорость реакции при температуре  ;

   — температурный коэффициент реакции.

Вывод: скорость реакции уменьшится в 27 раз.

4. Растворы. Концентрации растворов

Задание 112

Исходные данные:

Номер задачи	А	ω1 , %	ρ1,	V­2, л	ω2, %	ρ2,
112	Na2CO­3	15,2	1,160	2,50	4,50	1,045

Какой объем раствора вещества A с массовой долей ω₁, (плотность ρ₁) следует взять для приготовления объема V₂ рас­твора с массовой долей ω₂ (плотность ρ₂)? Чему равна молярная концентрация полученного раствора?

Решение

Концентрация  — величина, характеризующая количественный состав раствора.

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах:

где: m₁ — масса растворённого вещества, г;

m — общая масса раствора, г.

1мл раствора содержит:

Вывод: для приготовления 2,5л 4,5%-го раствора Na₂CO­₃ необходимо 0,69л 15,2%-го раствора Na₂CO­_3.

Молярная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в единице объёма раствора.

,

где: ν — количество растворённого вещества, моль;

V — общий объём раствора, л.