книги из ГПНТБ / Ярославцев А.А. Сборник задач и упражнений по аналитической химии учеб. пособие

Отсюда по закону химического равновесия получим:

* 2

(2 — х) (3 — х) = 9; 8*2 — 45* + 54 = 0.

За д а ч и

1.Написать математические выражения скорости следующих реакций, обозначая концентрации реагирую­ щих веществ их формулами, заключенными в квадрат­ ные скобки:

2. Написать математическое выражение скорости следующих реакций:

а) СО + С 1 2 5 ± С О С 1 2 б) N 2 + З Н 2 5 ± 2NH 3

в) NaCl + H 2 S 0 4 ^ ± NaHS04 + НС1

3. Концентрации веществ А и В, реагирующих по уравнению

A + B 5 ± D + E,

равны 1 моль/л каждая. Как изменится скорость пря­ мой реакции, если [А] оставить прежней, а [В] увеличить

если концентрацию этилового спирта увеличить в три раза, а концентрацию уксусной кислоты уменьшить в два раза?

5. Как изменится скорость прямой реакции A+B*±:D, если концентрации веществ А и В увеличить в три раза?

6. Как изменится скорость прямой реакции

ЗСН3 ОН + Н 3 В 0 3 ^ ± В (ОСНз)з + З Н 2 0

40

за, a [D] — в четыре раза. В каком направлении сместит­ ся равновесие реакции?

10. В каком направлении сместится равновесие ре­ акции

FeCl 3 + 3KCNS ^ ± Fe (CNS)3 + ЗКС1

если концентрацию хлорного железа увеличить с 0,1 до

С 2 Н 5 О Н + СН3 СООН ^ ± С Н 3 С О О С 2 Н 5 + Н 2 0

при некоторых условиях устанавливается тогда, когда концентрации участвующих в ней веществ становятся равными (в моль(л): [С2 Н5 ОН]=0,25; [СН3 СООН]=0,25; [СН3 СООС2 Н5 ] = 0,75; [Н2 О] = 0,75. Определить константу равновесия.

14. Исходные концентрации хлорида натрия и серной кислоты в реакции

NaCl + H 2 S 0 4 ^ ± NaHS04 + НС1

ния равновесия [А] оказалась равной 20% от первона­ чальной концентрации. Определить К-

16. В реакции

2СН3 ОН + H 2 S 0 4 ^ ± ( C H 3 ) 2 S 0 4 + 2 Н 2 0

концентрация метилового спирта равна 2 моль, серной кислоты — 1 моль. После установления равновесия кон­ центрация диметилсульфата стала 30% от исходной кон­ центрации метилового спирта. Определить К,-

17.Константа равновесия реакции

А+ B ^ ± D + Е

равна 4. Прямая или обратная реакция имеет большую константу скорости? Во сколько раз?

18.Константа равновесия реакции

А+ B ^ ± D + Е

равна 0,8. Как относятся между собой константы скоро­ стей прямой и обратной реакций?

19. Равновесие реакции

СО + С 1 2 ^ ; С О С 1 2

А + В ^ ± 2D

устанавливается при концентрациях участвующих ве­ ществ (в моль/л): [А] =0,35, 1В] = 0,15, [D]=l,2 . Чему рав­ ны исходные концентрации веществ А и В?

21. Константа равновесия реакции

С 2 Н 5 О Н + СН3СООН ^ ± С 2 Н 5 С О О С Н 3 + н 2 о

при некоторых условиях равна 4. Чему равна концентра­ ция уксусной кислоты при установившемся равновесии,

.если исходную концентрацию этилового спирта взять

если /С=4 и если при постоянной концентрации веще­ ства А концентрацию вещества В последовательно брать 1, 2, 3 и т. д. моль до тех пор, пока реакция станет пра­ ктически необратимой? Зависимость между [В] и [D] изобразить графически. Вычислять с точностью до 0,01.

24. Константа равновесия реакции '

КС1 + H 2 S 0 4 ^ K H S 0 4 + НС1

при некоторых условиях равна 9. Как будет изменяться

смешаны 1 л 2 М раствора вещества А с 2 л 4 М раство­ ра вещества В. Как изменится скорость прямой реакции,

С 0 2 + Н 2 ^ ± С О + Н 2 0

28. Сколько молей окиси углерода получится в ре­ зультате реакции, приведенной в предыдущей задаче, если исходные [С02]=1 моль/л и [Н2 ] = 3 моль?

29. Для реакции

А + B ^ ± D + Е

константа равновесия которой равна б, взято 2 л З М раствора вещества А и 3 л 5 М раствора вещества В. Определить выход вещества D.

30. Смешаны 100 мл 0,5 М раствора вещества А с 400 мл 0,3 М раствора вещества В, реагирующих между собой по уравнению:

A + B ^ ± D + E

Определить выход веществ D и Е, если константа равновесия этой реакции равна 5.

В. ИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ

Согласно классической теории электролитической диссоциации, созданной в 80-х годах прошлого столетия Сванте Аррениусом, некоторая часть электролита, рас­ творенного в воде, распадается на электрически заряжен­ ные частицы — ионы. Эти частицы в растворе проявляют индивидуальные свойства и в отличие от молекул, из которых они получились, могут принимать участие в ре­ акциях. Поэтому скорость химической реакции, проте­ кающей в растворе, определяется концентрацией не все­ го растворенного вещества, а только концентрацией об­ разовавшихся из него ионов, которые и составляют как

где АВ — недиссоциированные молекулы; А+ и В~ — ионы.

Отсюда вытекает, что поведение электролита в рас­ творе определяется, собственно, не степенью его диссо­ циации а, равной отношению концентрации диссоцииро­ ванных молекул к общей (аналитической) концентрации вещества, а более реальной величиной, учитывающей все взаимодействия, влияющие на подвижность ионов: отно­ шением активности вещества к его общей концентрации. Это отношение называют коэффициентом активности и

обозначают буквой /:

растворам слабых электролитов, вполне достаточно в уравнение закона ионного равновесия подставить кон­ центрацию ионов, найденную по величине а. Но чтобы подчеркнуть, что в действительности следует пользовать­ ся активностью а, степень диссоциации называют кажу­ щейся, или эффективной.

Остановимся на вычислении константы диссоциации. Для определения Кдисс необходимо в формулу закона ионного равновесия подставить равновесные концентра­ ции ионов и молекул и произвести расчет. Равновесные концентрации всех веществ могут быть определены прак­

Концентрацию недиссоциированных молекул найдем, вычитая из общей концентрации раствора концентрацию одного из ионов, так как сколько образовалось грамм-

ионов каждого иона, столько же молей кислоты продиссоциировало:

0,1 —0,00136 = 0,09864 моль\л.

шать задачи обратного характера и по ней находить кон­ центрации ионов, находящихся в растворе.

Решив уравнение, получим х=1,9-10~3 г-ион/л. Так как уксусная кислота очень слабая и поэтому диссо­ циирована мало, величину (0,2—х) можно считать при­ близительно равной 0,2. Тогда полное квадратное урав­ нение превращается в неполное и решается проще:

^ - = 1 , 8 - Ю - 5 ; х = У з , 6 - 1 0 ~ 6 = 1 , 9 - Ю - 3 г-ион\л.