Самостоятельная работа №11. Решение задач на определение смещения химического равновесия.

Цель: научиться решать расчетные задачи

Методические рекомендации

Химическое равновесие - состояние системы, в котором скорость прямой реакции (V1) равна

скорости обратной реакции (V2). При химическом равновесии концентрации веществ остаются

неизменными. Химическое равновесие имеет динамический характер: прямая и обратная

реакции при равновесии не прекращаются.

Состояние химического равновесия количественно характеризуется константой равновесия,

представляющей собой отношение констант прямой (K1) и обратной (K2) реакций.

Для реакции mA + nB ↔ pC + dD константа равновесия равна

K = K1 / K2 = ([C]p • [D]d) / ([A]m • [B]n)

Константа равновесия зависит от температуры и природы реагирующих веществ. Чем больше константа равновесия, тем больше равновесие сдвинуто в сторону образования продуктов прямой реакции.

Способы смещения равновесия

Принцип Ле-Шателье. Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее

воздействие (изменяются концентрация, температура, давление), то оно благоприятствует

протеканию той из двух противоположных реакций, которая ослабляет это воздействие

V1

A + Б ↔ В

V2

1. Давление. Увеличение давления (для газов) смещает равновесие в сторону реакции,

ведущей к уменьшению объема (т.е. к образованию меньшего числа молекул).

V1

A + Б ↔ В ; увеличение P приводит к V1 > V2

V2

2. Увеличение температуры смещает положение равновесия в сторону эндотермической

реакции (т.е. в сторону реакции, протекающей с поглощением теплоты)

V1

A + Б ↔ В + Q, то увеличение t°C приводит к V2 > V1

V2

V1

A + Б ↔ В - Q, то увеличение t°C приводит к V1 > V2

V2

3. Увеличение концентрации исходных веществ и удаление продуктов из сферы реакции

смещает равновесие в сторону прямой реакции. Увеличение концентраций исходных

веществ [A] или [Б] или [А] и [Б]: V1 > V2.

4. Катализаторы не влияют на положение равновесия.

Контрольные вопросы.

1. Составьте выражение константы равновесия и вычислите ее значение для реакции С_(тв) + Н₂0_(г) = СО_(г) + Н_2(г) , если

равновесные концентрации СО, Н₂ и Н₂0 равны соответственно 5,66 • 10^-2;

5,66 • 10^-2 и 2 • 10 ^-1 моль/л.

2. Вычислите константу равновесия реакции: Н₂(г) + I₂(г) = 2НI (г), если равновесные концентрации водорода, йода и йодоводорода равны соответственно 0,065 • 10 ^-3, 1,065 • 10 ^-3 и 1,87 • 10^-3 моль/л.

3. В какую сторону смещается равновесие в следующих равновесных системах при повышении температуры:

а) 2N0,(r) = N₂0₄(r); Q = - 9,6 кДж;

б) 2С0 (г) + 0₂(г) = 2С0_2(г); Q = + 568 кДж;

в) 2N0 + О₂ = 2N0₂; Q = + 113 кДж?

4. В какую сторону смещается равновесие обратимой реакции:

2СО_(г) + 0_2(г) = 2С0_2(г)

при: а) увеличении концентрации оксида углерода (IV);

б) повышении давления?

5. В какую сторону смещается равновесие обратимой реакции:

СО_(г) + Н₂0_(г) = С0_2(г) + Н_2(г); Q = + 42,6 кДж,

если: а) уменьшить концентрацию паров воды, б) увеличить давление в системе?

6. Рассчитайте равновесные концентрации веществ, участвующих в реакции:

СО(г) + Н₂0(г) = С0₂(г) + Н₂(г), если исходные концентрации веществ равны:

[СО] = 0,1моль/л, [Н₂0] = 0,4 моль/л, а константа равновесия при данной температуре равна 1.

Литература:

1. Хомченко И.Г., Общая химия.- М.: РИА Новая волна. 2011. – 464 с.

2.Хомченко И.Г., Общая химия. Сборник задач и упражнений.- М.: РИА Новая волна. 2011. – 256 с.

3.Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии. - М.: Новая волна, 2000. – 278 с.

4.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. М.: Интеграл-Пресс, 2005. – 240 с.

5.Периодические издания.

6.Интернет-ресурсы.

Самостоятельная работа №12.

Практическая работа №3.

Решение расчетных задач на вычисление концентрации раствора.

Цель: научиться решать расчетные задачи

Методические рекомендации

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения состава раствора. Наиболее часто используют

массовую долю растворённого вещества, молярную и нормальную концентрацию.

Массовая доля растворённого вещества w(B) - это безразмерная величина, равная

отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m:

w(B)= m(B) / m

Массовую долю растворённого вещества w(B) обычно выражают в долях единицы или в

процентах. Например, массовая доля растворённого вещества – CaCl₂ в воде равна 0,06 или

6%. Это означает,что в растворе хлорида кальция массой 100 г содержится хлорид кальция

массой 6 г и вода массой 94 г.

Пример

Сколько грамм сульфата натрия и воды нужно для приготовления 300 г 5% раствора?

Решение

m(Na₂SO₄) = w(Na₂SO₄) / 100 = (5 • 300) / 100 = 15 г

где w(Na₂SO₄) – массовая доля в %,

m - масса раствора в г

m(H₂O) = 300 г - 15 г = 285 г.

Таким образом, для приготовления 300 г 5% раствора сульфата натрия надо взять 15 г

Na₂SO₄ и 285 г воды.

Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится

в 1 литре раствора.

C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) • V),

где М(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль.

Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается "M". Например, 2 M NaOH -

двухмолярный раствор гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль

вещества или 80 г (M(NaOH) = 40 г/моль).

Пример

Какую массу хромата калия K2CrO4 нужно взять для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора?

Решение

M(K₂CrO₄) = C(K₂CrO₄) • V • M(K₂CrO₄) = 0,1 моль/л • 1,2 л • 194 г/моль ≈ 23,3 г.

Таким образом, для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора нужно взять 23,3 г K₂CrO₄ и

растворить в воде, а объём довести до 1,2 литра.

Используя методические рекомендации, выполните задания:

1. В воде объемом 150 мл растворили соль массой 10 г. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

2. В воде массой 700 г растворили оксид азота (IV) объемом 0,8 л (нормальные условия). Вычислите массовую долю оксида азота (IV) в полученном растворе.

3. Вычислите массу гидроксида калия, который требуется для приготовления 0,1 М раствора КОН объемом 2л.

4. Вычислите молярную концентрацию хлороводородной кислоты

в растворе с массовой долей HCL 15%, плотность раствора равна 1,2 г/мл.

Самостоятельная работа №13.

Составление уравнений реакций в молекулярной и ионной форме.

Цель: Научиться составлять уравнения реакций в молекулярной и ионной

форме.

Методические рекомендации

Реакции ионного обмена.

Это реакции обмена в растворе с участием ионов. Эти реакции возможны, если между ионами происходит химическое взаимодействие, и они образуют:

1) либо нерастворимое вещество, выпадающее в виде осадка (↓)

2) либо газообразное вещество (↑)

3) либо молекулы малодиссоциирующего вещества (слабого электролита – H₂O, NH₄OH, CH₃COOH)

Алгоритм получения ионного уравнения реакции по молекулярному.

1. Перепишите уравнение реакции, записав растворимые соли, сильные кислоты и сильные основания, распавшимися на ионы. Формулы слабых электролитов, осадков и газов сохраните в молекулярной форме. Получите ионное уравнение в полной форме

2. Сократите одинаковые ионы, стоящие в левой и правой частях уравнения. Получите сокращенную форму ионного уравнения. Проверить ее правильность, используя закон сохранения заряда: заряд всех частиц, стоящих в левой части уравнения, равен заряду частиц в правой части.

Пример 1. Составим молекулярное и ионное уравнение реакции между водным раствором NaOH и сульфатной кислотой H₂SO₄, одним из продуктов реакции является вода – слабый электролит.

2 NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 H₂O

2 Na⁺ + 2 OH^- + 2 H⁺ + SO₄^2- = 2 Na⁺ + SO₄^2- + 2 H₂O

2 OH^- + 2 H⁺ = 2 H₂O

Реакция, происходящая между кислотой и основанием – реакция нейтрализации. Суть любой реакции нейтрализации сводится к взаимодействию гидроксид-ионов ОН^- с катионами водорода Н⁺ и образованию малодиссоциирующего соединения – воды.

Пример 2. Составим молекулярное и ионное уравнение реакции между аргентум нитратом и кальций хлоридом.

2 AgNO₃ + CaCl₂ = 2 AgCl↓ + Ca(NO₃)₂

2 Ag⁺ + NO₃^- + Ca²⁺ + 2 Cl^- = 2 AgCl↓ + Ca²⁺ + 2 NO₃^-

2 Ag⁺ + 2 Cl^- = 2 AgCl↓

В результате образуется осадок – аргентум хлорид .

Пример 3. Составим молекулярное и ионное уравнения реакции между натрий карбонатом и хлоридной кислотой.

Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + CO₂↑ + H₂O

2 Na⁺ + CO₃^2- + 2 H⁺ + 2 Cl^- = 2 Na⁺ + 2 Cl^- + CO₂↑ + H₂O

CO₃^2- + 2 H⁺ = CO₂↑ + H₂O

В результате взаимодействия карбонат-ионов СО₃^2- и катионов водорода Н⁺ образуется углекислый газ и вода. Таким образом, при действии на любой растворимый карбонат любой кислотой образуется углекислый газ.

Пример 4. Составим молекулярное и ионное уравнение реакции между калий нитратом и натрий хлоридом.

KNO₃ + NaCl ≠ NaNO₃ + KCl

K⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- ≠ Na⁺ + NO₃^- + K⁺ + Cl^-

Смесь ионов. Реакция не происходит.

Составим молекулярное уравнение реакции, которое отвечает сокращенному ионному:

Н⁺ + ОН^- = Н₂О