Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Неорганическая химия сборник упражнений. Для студентов-иностранцев. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1711 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

101

MnO

2KClO3 → 2KCl + 3O2.

Катализаторы, которые замедляют ход реакции, называются отрицательными или ингибиторами. Таким катализатором является, например, тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4, который противодействует детонации топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Пример 1. Как изменится скорость реакции водорода c хло-

ром, если концентрации исходных веществ увеличить в 3 раза?

Дано:

с(Н2) = 3с

с(Cl2) = 3с

Найти:

исх(Н2

(Cl2)

исх

)

1. Согласно закону действующих

масс скорость химической реакции прямо

Решение

H2 + Cl2= 2HCl

пропорциональна произведению концен-

èñõ

траций реагирующих веществ:

= k · с

исх

исх(H2

) · с

исх

(Cl2).

2. Если концентрации исходных веществ увеличить в 3 раза, то = k ·с(H2) ·с(Cl2)= k ·3с

исх(H2

) ·3с

(Cl2) = 9k ·с

исх

исх(H2

) ·с

исх

(Cl2).

××

исх

cck

××

cck

)(Cl)H(9

2и сх2исх

Cl)()H(

2исх2исх

Ответ: скорость реакции увеличится в 9 раз.

Пример 2. Как изменится скорость реакции: 2Н2+ О2= 2Н2О,

если давление системы увеличить в 2 раза?

Дано:

Найти:

1. Согласно закону Бойля-Мариотта:

повышение давления в 2 раза приводит к

уменьшению объемов веществ в 2 раза:

Решение

P1·V1= P2·V2,

V2= V1/2.

2.Так как, молярная концентрация показывает число молей

вещества в объеме раствора этого вещества:

с(Х) = n (X) / V(раствора Х),

102

то уменьшение объема в 2 раза приводит к росту концентраций

реагирующих веществ тоже в 2 раза:

) = 2c1(H2); с2(O2) = 2c1(O2).

2(H2

3. Скорости реакции до и после повышения давления систе-

мы соответственно равны: v1 = k ·с

v2 = k ·с

(H2) ·с2(O2) = k ·2

(H2) ·с1(O2),

(H2) ·2с1(O2) = 8k ·с

××

)(O)H(8

cck

212

O)()H(

cck

212

(H2) ·с1(O2).

Ответ: скорость реакции увеличится в 8 раз.

Пример 3. На сколько градусов надо повысить температуру

газообразной реакции, чтобы ее скорость увеличить в 81 раз? Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

Дано:

Найти:

∆t = t2 – t

γ = 3

Исходя из зависимости скорости реакции от температуры, которая определяется правилом Вант-Гоффа:

находят:

∆t = .4081

Решение

ttvv-

×=

log10log10

=×=×=-

Ответ: температуру газообразной реакции надо повысить

на 40оС.

Контрольные задания

1. Составьте глоссарий: скорость реакции –; молярная концентрация –; закон действующих масс –; правило ВантГоффа –; катализатор –; катализ –.

2. Во сколько раз увеличится скорость реакции взаимодействия водорода и йода, если концентрации исходных веществ увеличить в 4 раза?

3. При температуре 50оС скорость реакции равна 0,32 моль/(дм3 ∙ с). Какая скорость реакции при 10оС, если температурный коэффициент скорости равен 2?

103

4. Как изменится скорость реакции: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3, если давление системы увеличит в 3 раза?

5. На сколько градусов надо повысить температуру газообразной реакции, чтобы ее скорость увеличить в 243 раза? Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

6. Определите скорость химической реакции образования

воды при 50оС (температурный коэффициент равен 3), если при

20оС концентрации равны: водорода 0,2 моль/дм3, кислорода 0,1 моль/дм3 (константа скорости равна 0,5).

4.6. Необратимые и обратимые реакции.

Химическое равновесие

Словарь

Русский Английский Французский Арабский

равновесие equilibrium uilibre نزاﻮﺘﻣ

прямой direct Ppr la ligne droite ﺮﺷﺎﺒﻣ)مﺎﻣﻻا ﻰﻟا(

обратный back inverse عﻮﺟﺮﻟا

смещение

равновесия

константа

равновесия

displacement

of equilibrium

equilibrium

constant

déplacement de

équilibre

constante de

équilibre

ﻂﻠﺘﺨﻣ نزاﻮﺗ

نزاﻮﺘﻟا ﺰﻛﺮﻣ

Реакции, которые протекают только в одном направлении и

завершаются полным превращением исходных реагирующих веществ в конечные вещества, называются необратимыми.

Примером такой реакции может служить взаимодействие

меди и концентрированной азотной кислоты

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.

Реакции, которые одновременно протекают в двух взаимно

противоположных направлениях, называются обратимыми.

Примером обратимой реакции является взаимодействие во-

дорода с йодом:

H2 + I2 2HI.

Обратимые реакции не доходят до конца и заканчиваются

установлением химического равновесия. Состояние обратимой

104

реакции, при котором скорости прямой и обратной реакций

равны, называется химическим равновесием. При химическом равновесии прямая и обратная реакции не прекращаются, а идут с одинаковыми скоростями. В состоянии равновесия концентрации компонентов реакции остаются неизменными и называются равновесными концентрациями.

Состояние химического равновесия характеризуется константой равновесия (K) – это отношение констант скоростей прямой и обратной реакций: K = k1/ k2.

Скорость прямой реакции (

Скорость обратной реакции (

) равна:

пр

обр

) равна:

= k1· с(H2) ·с(I2).

пр

= k2· с2(HI).

обр

Тогда константа равновесия равна:

)HI(

)I()H(

В общем виде обратимая реакция: aA + bB = cC + Dd выражается уравнением:

)D()C(

)B()A

На состояние химического равновесия оказывает влияние концентрации реагирующих веществ, температура, а для газов – и давление. В 1884 году французский ученый Ле Шателье установил влияние внешних условий на положение равновесия обратимых химических реакций – принцип смещения равновесия (принцип Ле Шателье): если условия, при которых система находится в равновесии, изменить, то равновесие смещается в направлении процессов, противодействующих этому изменению.

Рассмотрим влияние внешних параметров на смещение равновесия на примере реакции синтеза аммиака из азота и водорода:

2 (г)

+ 3H

2NH

2 (г)

; ∆Ho= - 92 кДж.

3 (г)

Влияние концентрации реагирующих веществ. Повыше- ние концентрации исходных веществ смещает равновесие реакции вправо, т. е. в сторону образования конечных веществ и, наоборот, рост концентрации конечных веществ смещает равновесие реакции влево, т. е. в сторону образования исходных веществ.

105

Влияние температуры. При повышении температуры рав- новесие смещается в сторону эндотермической реакции, а при понижении температуры – в сторону экзотермической реакции. Прямая реакция (синтез аммиака) – это экзотермическая реакция, а обратная реакция (разложение аммиака на азот и водорода) – это эндотермическая реакция. Следовательно, повышение температуры увеличивает скорость эндотермической реакции, и равновесие смещается влево – в сторону образования азота и водорода. Понижение температуры смещает равновесие реакции вправо – в сторону образования аммиака.

Влияние давления. Повышение давления смещает равнове- сие системы в сторону образования меньших объемов, а понижение давления – в сторону образования больших объемов. Прямая реакция протекает с уменьшением объемов газообразных веществ, поэтому, чтобы сметить равновесие в сторону образования аммиака, надо повысить давление.

Пример 1. Равновесие реакции: N2 + О2 2NО достигается, если равновесные концентрации равны: с(N2) = 0,15 моль/дм3, с(О2) = 0,05 моль/дм3, с(NО) = 0,5 моль/дм3. Определите исходные концентрации азота и кислорода.

Дано:

с(N2) = 0,15 моль/дм с(О2) = 0,05 моль/дм с(NО) = 0,5 моль/дм

Найти:

с(N2)

исх.

c(О2)

исх.

3 3

1. Из уравнения реакции видно,

что для получения 2 моль оксида азота (II) NO необходимо взять 1 моль кислорода и 1 моль азота. Следовательно, для получения

Решение

0,5 моль NO израсходуется 0,25 моль N2 и 0,25 моль O2.

2. Исходные концентрации веществ равны сумме равновес-

ных и израсходованных на реакцию концентраций:

с(N2)

с(O2)

исх.

= с(N2) = с(O2)

равн.

+ с(N2)

+ с(O2)

= 0,15 + 0,25 = 0,40 моль/дм3;

изр.

= 0,05 + 0,25 = 0,30 моль/дм3.

изр.

Ответ: исходные концентрации азота и водорода соответст-

венно равны 0,40 и 0,30 моль/дм3.

Пример 2. Исходные концентрации азота и водорода соответ-

ственно равны 0,8 и 2,4 моль/дм3. Чему равна скорость прямой

106

реакции: N2 + 3H2 2NH3 через некоторое время, когда исходная

будет уменьшаться на

концентрация азота уменьшится на 0,3 моль/дм3 (k = 0,2) ?

Дано:

с с

) = 0,8 моль/дм

исх(N2

) = 2,4 моль/дм

исх(Н2

∆с(N2) = 0,3 моль/дм

k = 0 ,2

Найти:

с(N2)

исх.

c(О2)

исх.

3 3

1. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль азота N2 приходится 3 моль водорода H2. Следовательно,

если концентрация N2 уменьшается на 0,3 моль/дм3, то концентрация водорода H

Решение

0,9 моль/дм3.

2. Согласно закону действующих масс, скорость химиче-

ской реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ:

= k · с(N2) · с3(H2) = 0,3·(0,8 – 0,3)∙(2,4 – 0,9)3 = 0,51 моль/дм3·с.

Ответ: скорость реакции азота и водорода после уменьше-

ния концентрации азота на 0,3 моль/дм3 равна 0,51 моль/дм3·с.

Контрольные задания

1. Составьте глоссарий: реакции: необратимая – и обра-

тимая –; химическое равновесие –; константа равновесия –;

принцип Ле Шателье –.

2. Равновесие реакции: 2Н2 + О2 2Н2О достигается, если

с(Н2) = 0,2 моль/дм3, с(О2) = 0,05 моль/дм3, с(Н2О) = 0,5 моль/дм3. Определите исходные концентрации водорода и кислорода.

3. Как надо изменить концентрацию, давление и температу-

ру системы: P Cl

PCl

5(г)

3 (г)

+ Cl

; ∆Ho = 12 9,7 кДж, чтобы

2 (г)

сместить равновесие в сторону образования PCl5?

4. Исходные концентрации оксида азота (II) и кислорода соответственно равны 0,6 и 0,3 моль/дм3. Чему равна скорость прямой реакции: 2NO + O2 2NO2 через некоторое время, когда исходная концентрация кислорода уменьшится на

0,2 моль/дм3 (k = 0,5)?

107

Оценочные материалы рубежного контроля

На сколько градусов надо понизить температуру

(тестовые задания)

1. Определите тип реакции 2H2O = 2H2 + O2:

1) соединения; 2) разложения;

3) замещения; 4) обмена.

2. Определите тип реакции 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2:

1) соединения; 2) разложения;

3) замещения; 4) обмена.

3. Определите тип реакции Fe + 2HCl → FeCl2 + H2;

1) соединения; 2) разложения;

3) замещения; 4) обмена.

4. Определите тип реакции P2O5 + 3H2O → 2H3PO4;

1) соединения; 2) разложения;

3) замещения; 4) обмена.

реакции, чтобы ее скорость уменьшить в 81 раз (γ = 3)?

1) 20оС; 2) 40оС; 3) 60оС; 4) 80оС.

6. Во сколько раз уменьшится скорость реакции

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 , если давление понизить в два раза?

1) два; 2) четыре; 3) шесть; 4) восемь.

7. Чему равна степень окисления хрома в дихромате калия?

1) +2; 2) +4; 3) +6; 4) +8.

8. Во сколько раз увеличится скорость реакции взаимо-

действия Н2 и Cl2, если концентрации увеличить в три раза?

1) два; 2) три; 3) шесть; 4) девять.

9. Какое количество теплоты образуется при сгорании

32 г метана?

1) 223 кДж; 2) 446 кДж;

3) 892 кДж; 4) 1784 кДж.

10. Укажите самый сильный восстановитель:

1) селен; 2) йод;

3) хром; 4) фосфор.

11. Неметаллом является:

1) марганец; 2) криптон;

3) цезий; 4) титан.

108

12. Укажите самый сильный окислитель:

1) марганец; 2) криптон;

3) цезий; 4) титан.

13. Какое вещество проявляет восстановительные

свойства?

1) H2; 2) O2;

3) O3; 4) F2.

14. Какое вещество не проявляет восстановительные

свойства?

1) NaI; 2) Na2S;

3) Na2SO3; 4) Na2SO4.

15. В реакции с каким веществом углерод является

восстановителем?

1) Si; 2) Ca; 3) H2; 4) H2O.

16. В реакции с каким элементом фосфор проявляет

окислительные свойства?

1) серой; 2) кислородом;

3) хлором; 4) магнием.

17. В реакции с каким веществом углерод является

окислителем?

1) водой; 2) алюминием;

3) оксидом меди (II); 4) серной кислотой.

18. В какой схеме реакции сера принимает два электрона?

1) H2S → S; 2) H2SO4 → H2S;

3) H2SO4 → SO2; 4) SО2 → S.

19. Процессу восстановления соответствует схема:

1) ClO– → Cl2; 2) CO → CO2;

3) H2O2 → O2; 4) NH3 → NH

20. Определите степень окисления азота в азотной кислоте

1) + 1; 2) +3; 3) +5; 4) + 7.

21. Процессу окисления соответствует схема превращения:

1) H2SO4 → SO2; 2) H2SO4 → H2S;

3) H2S → S; 4) SО2 → S.

22. Восстановительные свойства азот проявляет в реакции:

1) N2 + O2 = 2NO; 2) N2 + 3H2 = 2NH3;

3) N2 + 6Li = 2Li3N; 4) N2 + 3Mg = Mg3N2.

109

23. Единицы измерения молярной концентрации вещества:

1) моль/дм3; 2) моль/кг; 3) моль/г; 4) моль/см3.

24. Как называются реакции, в результате которых из

двух или нескольких веществ получается одно вещество?

1) соединения; 2) разложения;

3) замещения; 4) обмена.

25. Как называются реакции, в результате которых из одного вещества образуется нескольких новых веществ?

1) соединения; 2) разложения;

3) замещения; 4) обмена.

26. Реакции, протекающие с выделением теплоты:

1) необратимые; 2) экзотермические;

3) обратимые; 4) эндотермические.

27. Реакции, протекающие с поглощением теплоты:

1) необратимые; 2) экзотермические;

3) обратимые; 4) эндотермические.

28. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны –

1) окислители; 2) восстановители;

3) металлы; 4) неметаллы.

29. Атомы, молекулы или ионы, принимающие электроны –

1) окислители; 2) восстановители;

3) металлы; 4) неметаллы.

30. Процесс отдачи электронов атомом, молекулой:

1) восстановление; 2) соединение;

3) разложение; 4) окисление.

31. Процесс отдачи электронов атомом, молекулой:

1) восстановление; 2) соединение;

3) разложение; 4) окисление.

32. Укажите самый сильный окислитель:

1) хлор; 2) аргон; 3) натрий; 4) фосфор.

33. Укажите самый сильный восстановитель:

1) углерод; 2) литий; 3) фтор; 4) неон.

34. Какой элемент обладает самыми сильными

окислительными свойствами?

1) астат; 2) литий; 3) фтор; франций. Степень окисления хрома в дихромате калия K2Cr2O7:

1) +2; 2) +4; 3) +6; 4) + 8.

110

35. Вещества, которые изменяют скорость реакции, но не

входят в состав продуктов реакции:

1) индикаторы; 2) катализаторы;

3) окислители; 4) восстановители.

36. Какие величины прямой и обратной реакций равны

при химическом равновесии?

1) индикаторы; 2) катализаторы;

3) окислители; 4) восстановители.

37. Кто автор принципа смещения химического

равновесия обратимой реакции?

1) Аррениус; 2) Ле Шателье;

3) Менделеев; 4) Ломоносов.

38. Какая обратимая реакция протекает быстрее с

увеличением температуры?

1) окислительная; 2) экзотермическая;

3) восстановительная; 4) эндотермическая.

39. Какая обратимая реакция протекает быстрее

с уменьшением температуры?

1) окислительная; 2) эндотермическая;

3) восстановительная; 4) экзотермическая.

40. Как называется концентрация вещества, показываю-

щая число молей вещества в единице объема раствора?

1) массовая; 2) объемная;

3) молярная; 4) моляльная.

41. Чему равна степень окисления водорода (H2)?

1) +1; 2) -1; 3) 0; 4) +2.

42. На сколько градусов надо повысить температуру

реакции, чтобы ее скорость увеличить в 729 раз (γ = 3)?

1) 20оС; 2) 40оС; 3) 60оС; 4) 80оС;

43. Число продуктов всегда меньше числа исходных

веществ в случае реакций:

1) обмена;

2) соединения;

3) разложения; 4) замещения.

44. Число продуктов всегда больше числа исходных

веществ в случае реакций:

1) обмена;

2) соединения;

3) разложения; 4) замещения.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1711 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]