Розчини

Завдання для індивідуальної самостійної роботи

7.1 Написати вираз константи рівноваги оборотної реакції, що наведена у таблиці Визначити, у який бік зміститься рівновага оборотної реакції при:

а) підвищенні температури (p = const); б) підвищенні тиску (T = const).

Варі-ант	Рівняння реакції	ΔH^0298, кДж
	COCl2 ↔ CO + Cl2	112,5
	CO2 + 2H2 ↔ CH3OH(г)	193,3
	2N2O ↔ 2N2 + O2	-163,1
	2NO + Cl2 ↔ 2NOCl	-73,6
	3O2 ↔ 2O3	184,6
	CO + H2O(г) ↔ CO2 + H2	-41,2
	H2 + I2(г) ↔ 2HI	51,9
	N2 + O2 ↔ 2NO	180,7
	2H2 + O2 ↔ 2H2O(г)	483,7
	2CO + O2 ↔ 2CO2	-566
	N2O4 ↔ 2NO2
	2NO + O2 ↔ 2NO2	-113
	2SO3 ↔ 2SO2 + O2	196,6
	N2 + 3H2 ↔ 2NH3	-92,5
	2HBr ↔ H2 + Br2(г)	72,5
	4HCl + O2 ↔ 2H2O + 2Cl2	-114,5
	N2 + 2O2 ↔ 2NO2	67,5
	C + H2O(г) ↔ CO + H2
	2NH3 ↔ N2 + 3H2	92,5
	2SO2 + O2 ↔ 2SO3	-196,6
	2NOCl ↔ 2NO + Cl2	73,6
	H2 + CO2 ↔ CO + H2O(г)	41,2
	CO + Cl2 ↔ COCl2	-112,5
	2NO2 ↔ N2O4	-58
	2H2S + 3O2 ↔ 2H2O +2SO2	-561,1
	CO + H2 ↔ C + H2O(г)	-131
	CO + H2O(г) ↔ H2 + CO2	-41,2
	2H2O +2SO2↔ 2H2S + 3O2	561,1
	CH4 + H2O(г) ↔ CO + 3 H2	206,64
	CH4 +0,5 О2 ↔ CH3OН(г)	-126,35

7.2 Як зміниться швидкість прямої та оборотної реакції, якщо об’єм газової суміші збільшити (зменшити) в n разів?

Варіант	Рівняння реакції	n
	2SO2 + O2 ↔ 2SO3	збільшити в 3 рази
	2NO + O2 ↔ 2NO2	збільшити в 3 рази
	N2 + 3H2 ↔ 2NH3	зменшити в 3 рази
	2NO + Cl2 ↔ 2NOCl	збільшити в 4 рази
	CO + H2O(г) ↔ CO2 + H2	зменшити в 3 рази
	2N2 + O2 ↔ 2N2O	збільшити в 3 рази
	4NH3 + 5O2 ↔ 4NO + 6H2O	зменшити в 2 рази
	4NH3 + 3O2 ↔ 2N2 + 6H2O	зменшити в 2 рази
	N2O4 ↔ 2NO2	збільшити в 4 рази
	4HCl + O2 ↔ 2H2O(г) + 2Cl2	збільшити в 2 рази
	2H2S + 3O2 ↔ 2H2O + 2SO2	збільшити в 2 рази
	3O2 ↔ 2O3	збільшити в 3 рази
	CO + Cl2 ↔ COCl2	збільшити в 4 рази
	2 CO ↔ 2C + О2	збільшити в 3 рази
	CO2 ↔C + О2	збільшити в 10000 раз

Як зміниться швидкість прямої та оборотної реакції, якщо тиск збільшити (зменшити) в n разів?

Варіант	Рівняння реакції	n
	2NO2 ↔ 2NO + O2	зменшити в 3 рази
	2SO3 ↔ 2SO2 + O2	зменшити в 2 рази
	2NH3 ↔ N2 + 3H2	збільшити в 3 рази
	2NOCl ↔ 2NO + Cl2	зменшити в 4 рази
	2N2O ↔ 2N2 + O2	збільшити в 3 рази
	4NH3 + 4O2 ↔ 2N2O + 6H2O	зменшити в 2 рази
	4NH3 + 3O2 ↔ 2N2 + 6H2O	зменшити в 2 рази
	2H2S+3O2↔2H2O+2SO2	зменшити в 2 рази
	4HCl + O2 ↔ 2H2O(г) + 2Cl2	збільшити в 2 рази
	CO + Cl2 ↔ COCl2	зменшити в 4 рази
	2O3 ↔ 3O2	зменшити в 3 рази
	N2O4 ↔ 2NO2	збільшити в 4 рази
	2C + О2 ↔ 2 CO	зменшити в 4 рази
	C + О2 ↔ CO2	зменшити в 3 рази
	CН4 ↔ C + 2 Н2	збільшити в 4 рази

7.3 Обчислити константу рівноваги оборотної реакції, вихідні та рівноважні концентрації компонентів у системах (величини, які треба обчислити, позначені у таблиці x).

Варіант	Рівняння реакції	Kp	Рівноважні концентрації, моль/л	Вихідні концентрації, моль/л
	2SO2 + O2 ↔ 2SO3	x	[SO2] = 0,04, [O2] = 0,06, [SO3] = 0,02	[SO2] = x 1 [O2] = x 2
	N2 + 3H2 ↔ 2NH3	x	[N2] = 0,03, [H2] = 0,1, [NH3] = 0,4	[N2] = x 1 [H2] = x 2
	2CO + O2 ↔ 2CO2	x	[CO] = 4, [O2] =1, [CO2] = 2	[CO] = x 1 [O2] = x 2
	H2 + I2 ↔ 2HI	x	[H2] = x 1, [I2] = x 2, [HI] = 0,04	[H2] = 0,03 [I2] = 0,03
	CO + H2O ↔ CO2 + H2	x	[CO] = x 1, [H2O] = x 2, [CO2] = 0,01, [H2] = x 3	[CO] = 0,03 [H2O] = 0,03
	2N2 + O2 ↔ 2N2O	x	[N2] = 0,72, [O2] = 1,12, [N2O] = 0,84	[N2] = x 1 [O2] = x 2
	N2 + 3H2 ↔ 2NH3	x	[N2] = 3, [H2] = 9, [NH3] = 4	[N2] = x 1 [H2] = x 2
	CO + Cl2 ↔ COCl2	39,4	[CO] = 0,2, [COCl2] = 0,8	[Cl2] = x
	H2 + I2 ↔ 2HI	x	[HI] = 0,08, [I2] = 0,025, [H2] = 0,04	[H2] = x 1 [I2] = x 2
	2NO + O2 ↔ 2NO2	x	[NO] = 0,02, [O2] = 0,3, [NO2] = 0,06	[NO] = x 1 [O2] = x 2
	CO + H2O ↔ CO2 + H2		[CO] = x 1, [CO2] = x 2, [H2O] = x 3, [H2] = x 4	[CO] = [H2O] = 0,02
	4HCl + O2 ↔ 2H2O + 2Cl2	x	[H2O] = [Cl2] = 0,14, [HCl] = 0,2, [O2] = 0,32	[HCl] = x 1 [O2] = x 2
	H2 + I2 ↔ 2HI		[HI] = x	[H2] = 2 [I2] = 1
	CO + H2O ↔ CO2 + H2		[CO] = x 1, [CO2] = x 2, [H2O] = x 3, [H2] = x 4	[CO] = 0,01 [H2O] = 0,03
	CO + Cl2 ↔ COCl2	x	[COCl2] = 0,45	[CO] =2 [Cl2] = 2
	H2 + I2 ↔ 2HI		[HI] = 0,0315, [H2] = x, [I2] = 0,0114	[H2] = x, [I2] = x
	PCl5 ↔ PCl3 + Cl2	0,041	[Cl2] = 0,1	[PCl5] = x
	2HI ↔ H2 + I2	0,02	[H2] = x	[HI] = 0,05
	CO + H2O ↔ CO2 +H2		[CO] = x 1, [CO2] = 2, [H2O] = x 3, [H2] = x 4	[CO] = 1 [H2O] = 3

Продовження табл.

	2NO2 ↔ N2O4	7,15	[NO2] = x	[N2O4] = 3
	CH2O ↔ H2 + CO	x	[H2] = 0,2	[CH2O] = 1
	CO + H2O ↔ CO2 + H2		[H2] = x	[CO] = 2 [H2O] = 2
	SO2 + NO2 ↔ SO3 + NO	x	[SO2] = 0,6, [NO2] = 0,2	[SO3] = x 1 [NO] = x 2
	H2 + I2 ↔ 2HI	x	[HI] = 0,6, [H2] = 0,1, [I2] = 0,2	[H2] = x 1 [I2] = x 2
	CO + H2O ↔ CO2 + H2	x	[CO2] = 0,05, [CO] = x1, [H2] = x3; [H2O] = x2	[CO] = 0,08 [H2O] = 0,06
	2C + O2 ↔ 2CO	х	[O2] = 1, [CO2] = 2	C = 1 [O2] = x 1
	C + O2 ↔ CO2		C = х, [O2] = x1, [CO2] = x2	[CO2] = 1 [O2] =2, C= 1
	2FeS + 3,5 O2 ↔ Fe2O3 + 2SO2	x	[O2] =0,5, [SO2] = x1	[O2] = 1 [SO2] =2
	H2O+ Cl2 ↔ HCl + HClO	x	[O2] = x1, [Cl2] = 1 [H2O] = x3 [HCl] = x2	[O2] = 1 [HCl] =2
	CO + 2 H2↔ CH3OH	x	[CH3OH] = x1 [H2] = x2	[CO] = 1, [H2] =5

Розчином називається гомогенна термодинамічно стійка система, що складається з двох або більшої кількості незалежних компонентів, співвідношення між якими можуть змінюватися у широких межах. Розчини бувають газоподібні, рідкі і тверді. Прикладом газоподібного розчину може бути повітря, рідкого – розчин глюкози у воді і твердого – різноманітні сплави металів.

Кожний розчин складається із розчинника і розчиненої речовини. Розчинником вважають той компонент, який у чистому вигляді існує в такому ж агрегатному стані, як і розчин. У випадку, коли розчинник і розчинена речовина не відрізняються за агрегатним станом від розчину, розчинником вважається той компонент, який знаходиться у більшій кількості. У розчинах електролітів незалежно від співвідношення компонентів і їхнього агрегатного стану електроліти завжди розглядаються як розчинені речовини.

Розчинність – це властивість одних речовин взаємодіяти з іншими і рівномірно розподілятися в них під дією теплового руху частинок та дифузії. Для визначення розчинності твердих тіл беруть 100 г розчинника і розчиняють речовину за даної температури та інтенсивному розмішуванні до насичення. Межа розчинності фіксується наявністю стабільної твердої фази. Розчинність газів визначається максимальним числом об'ємів газоподібної речовини в одному об'ємі розчинника за даних температури і тиску.

Властивості розчину визначаються якісним й кількісним складом системи. На практиці кількісний характер розчинів виражають за допомогою наступних величин: а) безрозмірних – масова, об'ємна й молярна частки; б) розмірних – масова концентрація речовини, молярна концентрація речовини, молярна концентрація еквівалента речовини й моляльністъ та ін.

Концентрацією розчину називається кількість розчиненої речовини, що міститься у певній кількості розчину або розчинника.

Масова частка (процентна концентрація) – відношення маси розчиненої речовини до маси розчину, або кількість грамів розчиненої речовини, що міститься у 100 г розчину:

де m₁ – маса розчиненої речовини, г; m₂ – маса розчинника, г.

Молярна концентрація (молярність – С_м) відображається числом моль розчиненої речовини в одному кубічному дециметрі (моль/дм³).

,

де М – молярна маса розчиненої речовини V – об’їм розчину в см³; m – маса розчиненої речовини, г.

Еквівалентна концентрація (нормальність) – визначається числом еквівалентів речовини, що міститься в 1 дм³ розчину.

Нормальність позначається символом С_н, або "N". Розмірність показника моль/дм³ або "н".

В загальному вигляді можна записати:

де E_m – молярна маса еквівалента розчиненої речовини.

Знаючи нормальність і об'єм однієї речовини, а також об'єм другої речовини, що вступає в реакцію з першою, можна обчислити нормальність другої:

С_н1∙V₁=С_н2V₂.

Моляльна концентрація (моляльність) визначається кількістю моль розчиненої речовини у 1000 г розчинника.

В загальному вигляді можна записати так:

де m₁ – маса розчиненої речовини; m₂ – маса розчинника.

Мольна частка – відношення числа молів даної речовини до суми молів усіх речовин, що містяться в розчині.

Для бінарного розчину:

;

де х₁ ,ν₁ і х₂ ,ν₂ – відповідно мольні частки та число моль розчинника і розчиненої речовини.

Для двохкомпонентного розчину х₁ + х₂ = 1, а для багатокомпонентних розчинів ∑х = 1.

Титр розчину – це виражена в грамах маса розчиненої речовини, що міститься в 1 см³ (1 мл) розчину. Титр Т(Х) обчислюють як відношення маси розчиненої речовини m(X) до об’єму розчину (розмірність г/см³, або г/мл):

Титр за речовиною, що визначається, Т(Y/Х) – це виражена в грамах маса речовини Х, що еквівалентна 1 мл титранту Y (розмірність г/см³, або г/мл):

Дата добавления: 2014-11-07