Химическая кинетика. 3 страница

352. 4HCl(г) + O₂(г) = 2Cl₂(г) + 2H₂O(г), ΔH⁰= -116.4 кДж/моль. а) равновесие сместится в сторону исходных веществ при повышении температуры, уменьшении давления, увеличении концентрации хлора и воды, понижении концентрации кислорода и соляной кислоты. Б) равновесие сместится в сторону продуктов при понижении температуры, увеличении давления, уменьшении концентрации хлора и воды, увеличении концентрации кислорода и соляной кислоты.

353. 3Fe(к) + 4H₂O(г) = Fe₃O₄(к) + 4H₂(г), ΔH⁰= -49,9 кДж/моль. Для увеличения выхода водорода необходимо понизить температуру, т. к. реакция протекает с выделением тепла. Давление не влияет на положение равновесия, т.к. количество газообразных продуктов равно количеству газообразных исходных веществ.

354. MgO(k) + CO₂ (г) = MgCO₃(к), ΔH⁰= -111,7 кДж/моль. Поглощение CO₂ будет происходить при понижении температуры и повышении давления. Восстановление поглотителя будет протекать при повышении температуры и понижении давления.

355. CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

ΔH⁰ = -986.6+635.5+241.8 = -109.3 кДж/моль. ΔS⁰ = 76.1-39.7-188.7 = -152.3 Дж/(K*моль)

ΔG⁰ = ΔH⁰ - Т * ΔS⁰. ΔG⁰ = -R*T*lnK_p => K_p = e^-ΔG/RT

а) Т = 300 К. ΔG⁰ = -109.3 + 300*152.3*10^-3 = -63.61 кДж/моль. К_р = 1.2*10¹¹

б) Т = 1000 К. ΔG⁰ = -109.3 + 1000*152.3*10^-3 = 43 кДж/моль. К_р = 5.7*10^-3

Расчет согласуется с принципом Ле-Шателье, т.к. при повышении температуры равновесие экзотермической реакции смещается влево.

356. N₂O₃ = NO + NO₂.

ΔH⁰ = 90.2 + 33.5 - 83.3 = 40.4 кДж/моль. ΔS⁰ = 210.6 + 240.2 - 178.2 = 272.6 Дж/(K*моль)

ΔG⁰ = ΔH⁰ - Т * ΔS⁰. ΔG⁰ = -R*T*lnK_p => K_p = e^-ΔG/RT

а) Т = 0⁰ C = 273 К. ΔG⁰ = 40.4 - 273*272.6*10^-3 = -34.0 кДж/моль. К_р = 3.3*10⁶

б) Т = 373 К. ΔG⁰ = 40.4 - 373*272.6*10^-3 = -61.3 кДж/моль. К_р = 3.9*10⁸

Расчет согласуется с принципом Ле-Шателье, т.к. при повышении температуры равновесие эндотермической реакции смещается вправо.

357. 2H₂O = 2H₂ + О₂.

ΔH⁰ = 2*241.8 = 483.6 кДж/моль. ΔS⁰ = 2*130.5 - 205 - 2*188.7 = -321.4 Дж/(K*моль)

ΔG⁰ = ΔH⁰ - Т * ΔS⁰. ΔG⁰ = -R*T*lnK_p => K_p = e^-ΔG/RT

а) Т = 500 К. ΔG⁰ = 483.6 + 500*321.4*10^-3 = 644.3 кДж/моль. К_р = 4.5*10^-68

б) Т = 1000 К. ΔG⁰ = 483.6 + 1000*321.4*10^-3 = 805 кДж/моль. К_р = 8.5*10^-43

Расчет согласуется с принципом Ле-Шателье, т.к. при повышении температуры равновесие эндотермической реакции смещается вправо.

358. ZnO + H₂ = Zn + H₂O.

ΔH⁰ = -241.8 + 350.6 = 108.8 кДж/моль. ΔS⁰ = 41.6 + 188.7 - 43.6 - 130.5 = 56.2 Дж/K*моль

ΔG⁰ = ΔH⁰ - Т * ΔS⁰. ΔG⁰ = -R*T*lnK_p => K_p = e^-ΔG/RT

а) Т = 300 К. ΔG⁰ = 108.8 - 300*56.2*10^-3 = 91.94 кДж/моль. К_р = 9.6*10^-17

б) Т = 1000 К. ΔG⁰ = 108.8 - 1000*56.2*10^-3 = 52.6 кДж/моль. К_р = 5.7*10^-3

Расчет согласуется с принципом Ле-Шателье, т.к. при повышении температуры равновесие эндотермической реакции смещается вправо.

359. FeO + H₂ = Fe +H₂О.

ΔH⁰ = -241.8 + 264.8 = 23 кДж/моль. ΔS⁰ = 27.3 + 188.7 - 60.8 -130.5 = 24.7 Дж/(K*моль)

ΔG⁰ = ΔH⁰ - Т * ΔS⁰. ΔG⁰ = -R*T*lnK_p => K_p = e^-ΔG/RT

а) Т = 500 К. ΔG⁰ = 23 - 500*24.7*10^-3 = 10.65 кДж/моль. К_р = 0.077

б) Т = 1000 К. ΔG⁰ = 23 - 1000*24.7*10^-3 = -1.7 кДж/моль. К_р = 1.23

Расчет согласуется с принципом Ле-Шателье, т.к. при повышении температуры равновесие эндотермической реакции смещается вправо.

360. 2HI = H₂ + I₂.

ΔH⁰ = 2*26.6 = 53.2 кДж/моль. ΔS⁰ = 130.5 + 116.2 - 2*206.5 = -166.3 Дж/(K*моль)

ΔG⁰ = ΔH⁰ - Т * ΔS⁰.

Т = 400 К. ΔG⁰ = 53.2 + 400*166.3*10^-3 = 119.7 кДж/моль.

ΔG⁰ = -R*T*lnK_p => K_p = e^-ΔG/RT => К_р = 2.2*10^-16

Согласно закону Оствальда К_р = . Т.к. константа равновесия очень мала, то можно пренебречь знаменателем. Тогда = 4.8*10^-5 %. К данному расчету принцип Ле-Шателье применить нельзя, т.к. не рассматривается смещение равновесия.

361. В состав атома входят протоны и нейтроны (они образуют ядро атома) и электроны. Протоны являются носителями положительного заряда, их количество определяет величину заряда ядра и атомный номер химического элемента, масса покоя протона: 1,673*10^{-27 кг, заряд: 1,602*10-19} Кл. Электроны - носители отрицательного заряда, масса покоя электрона: 9,109*10^{-31 кг, заряд: 1,602*10-19} Кл. Нейтроны - нейтральные частицы (заряд равен нулю), масса покоя: 1,675*10^{-27 кг.}

362.

Частица	символ	Масса покоя, кг	Относительная масса, а.е.м.	Заряд, Кл
протон	p	1,673*10^-27	1,007276	1,602*10^-19
нейтрон	n	1,675*10^-27	1,008665
электрон	e	9,109*10^-31	0,000549	1,602*10^-19

363. Согласно модели Резерфорда, атом состоит из ядра, в котором сосредоточена основная масса атома, и электронов, движущихся на относительно большом расстоянии от ядра. Однако эта модель противоречила факту устойчивого существования атомов: в результате движения электроны расходуют энергию притяжения с ядром, и через 10^-8 секунды они должны упасть на ядро. Кроме того, электроны теряют энергию за счет излучения, образующего сплошной спектр, что также противоречило фактам: все атомные спектры имеют линейчатый характер.

В 1913 г. Бор предложил теорию строения водородного атома. Основными отличиями от предыдущей теории были следующие: электроны двигаются по строго определенным орбитам, до тех пор пока электрон находится на этой орбите, он не излучает. При переходе электрона с одной орбиты на другую выделяется энергия, что объясняет происхождение атомных спектров. Однако, теория Бора не пригодна к описанию строения сложных атомов.

Современная теория строения атома включает в себя квантово-механические представления: наличие у электрона свойств волны и частицы, невозможность одновременного определения координаты и импульса микрочастицы, применение волновой функции ψ для описания свойств электрона.

365. Атомная масса химического элемента рассчитывается как сумма вкладов атомных масс изотопов. Атомная масса хлора равна А(Cl) = 35*75.53%/100% + 37*24.47%/100% = 35.49 а.е.м.

366. Атомная масса химического элемента рассчитывается как сумма вкладов атомных масс изотопов. Атомная масса меди равна А(Cu) = 63*73%/100% + 65*27%/100% = 63.54 а.е.м. Результат не совпадает с табличным значением из-за т.н. «дефекта массы»: несовпадение значения суммы масс нуклонов и массы ядра, которое они составляют вследствие потери энергии.

367. Атомная масса химического элемента рассчитывается как сумма вкладов атомных масс изотопов. Атомная масса урана равна А(U) = 234*0.0058%/100% + 235*0.715%/100% + 238*99.28%/100% = 237.98 а.е.м. Результат не совпадает с табличным значением из-за т.н. «дефекта массы»: несовпадение значения суммы масс нуклонов и массы ядра, которое они составляют вследствие потери энергии.

368. Процессы взаимодействия ядер одних элементов с ядрами других элементов или с элементарными частицами, при которых образуются ядра новых элементов, получили название ядерных реакций. Ядерные реакции отличаются от химических тем, что в химических реакциях не происходит изменения ядерного состава. На Солнце протекает много ядерных реакций по суммарной схеме: 4р = α + 2е⁺ + 565 млн. ккал. Искусственно впервые осуществил ядерную реакцию Резерфорд (1919): . В 1933 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри осуществили ядерную реакцию:

369.

370.

371. Спектры химических элементов получают путем сообщения атомам энергии, например в виде квантов света. При этом происходит возбуждение и переход электронов на более удаленные орбитали, возвращаясь с которых, они излучают. Таким образом получается линейчатый спектр испускания. Спектры имеют линейчатый вид, поскольку все переходы электронов дискретны, т.е. прерывисты. Спектр водорода состоит из трех серий: УФ - серии, серии Бальмера (видимый спектр) и ИК - серии. Перескокам с удаленных орбит на орбиту с n=1 соответствуют линии серии, лежащей в УФ-области, перескокам на орбиту с n=2 - линии серии Бальмера, перескокам на орбиты с n=3, 4, 5

Дата добавления: 2014-12-27