Алгоритми розв’язків задач. Мета проведення:закріпити теоретичні знання з даної теми через розв’язування задач на розрахунок швидкості хімічної реакції

Тема заняття: ЗАКОНОМІРНОСТІ ПЕРЕБІГУ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ

Мета проведення: закріпити теоретичні знання з даної теми через розв’язування задач на розрахунок швидкості хімічної реакції, зміщення хімічної рівноваги

Після виконання роботи студент повинен:

Знати: класифікацію хімічних реакцій на основі різних ознак:теплового ефекту, типу системи, механізму перебігу, закон діючих мас, фактори впливу на швидкість хімічної реакції, хімічну рівновагу

Вміти: розраховувати швидкість хімічної реакції при зміні різних чинників, аналізувати зміщення хімічної рівноваги

Матеріально – технічне оснащення робочого місця: кодоплівки з даної теми

1. ßê çì³íèòüñÿ øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ 4HCl(ã) + O₂(ã) = 2Cl₂(ã) + 2H₂O(ð), ÿêùî çá³ëüøèòè â òðè ðàçè: 1) êîíöåíòðàö³þ êèñíþ; 2) êîíöåíòðàö³þ õëîðîâîäíþ; 3) òèñê?

Ðîçâ’ÿçóâàííÿ

Äàíî: 1)[O2]1 = 3[O2]0 2)[HCl]1=3[HCl]0 3) P1 = 3P0 u1/u0–? u2/u0–? u3/u0–?

ßêùî ïîçíà÷èòè êîíöåíòðàö³¿ [HCl]= a ³ [O2] = b, òî âèðàç äëÿ øâèäêîñò³ ðåàêö³¿ áóäå ìàòè âèãëÿä: u0 = k[HCl]^4[O2] = ka^4b. ϳñëÿ çá³ëüøåííÿ êîíöåíòðàö³é â òðè ðàçè âîíè áóäóòü ð³âí³ 3à äëÿ HCl ³ 3b äëÿ Î2, òîìó: 1) u1 =ka^43b, u1/u0 = ka^43b/ ka^4b = 3; 2) u2 =k(3a)^4b, u2/u0 = k81a^4b/ ka^4b = 81; çá³ëüøåííÿ òèñêó ó ñò³ëüêè æ ðàç³â çá³ëüøóº êîí– öåíòðàö³þ ãàçîïîä³áíèõ ðåàãóþ÷èõ ðå÷îâèí, òîìó 3) u3 =k(3a)^43b, u3/u0 = k243a^4b/ ka^4b = 243 ³äïîâ³äü: øâèäê³ñòü çðîñòå â 3; 81; 243 ðàçè

2. Âèçíà÷èòè, ó ñê³ëüêè ðàç³â çá³ëüøèòüñÿ øâèäê³ñòü ðåàêö³¿, ÿêà ïðîò³êຠó ãàçîâ³é ôàç³, ïðè ï³äâèùåíí³ òåìïåðàòóðè â³ä 30 äî 70⁰Ñ ÿêùî òåìïåðàòóðíèé êîåô³ö³ºíò ðåàêö³¿ ð³âíèé 2.

Ðîçâ’ÿçóâàííÿ

Äàíî: g = 2 t1 = 30^0C t2 = 70^0C u(t2)/u(t1)–?

Çàëåæí³ñòü øâèäêîñò³ õ³ì³÷íî¿ ðåàêö³¿ â³ä òåìïåðàòóðè âèçíà÷àºòüñÿ ïðàâèëîì Âàíò–Ãîôôà: u(t2) (t2–t1)/10 (70–30)/10 4 ¾¾ = g = 2 = 2 = 16 u(t1) ³äïîâ³äü: ó 16 ðàç³â

3. Ïðè 353 Ê ðåàêö³ÿ çàê³í÷óºòüñÿ çà 20 ñåê. Ñê³ëüêè ÷àñó áóäå òðèâàòè ðåàêö³ÿ ïðè 293 Ê, ÿêùî òåìïåðàòóðíèé êîåô³ö³ºíò ðåàêö³¿ ð³âíèé 2,5.

Ðîçâ’ÿçóâàííÿ

Ò1 = 353Ê Ò2 = 293Ê t1 =20 ñåê g = 2,5 t2 –?

̳æ øâèäê³ñòþ ïðîò³êàííÿ õ³ì³÷íî¿ ðåàêö³¿ ³ ÷àñîì ³ñíóº îáåðíåíî–ïðîïîðö³éíà çàëåæí³ñòü: u(T2) t1 (T2–T1)/10 (353–293)/10 6 ¾¾ = ¾¾ = g = 2,5 = 2,5 u(T1) t2   Çâ³äòè t2 = 20 ñåê·2,5^6 = 4879 ñåê = 1 ãîä 21 õâ 19 ñåê. ³äïîâ³äü: 1 ãîä 21 õâ 19 ñåê

4. Ðåàêö³ÿ ðîçêëàäó ïåíòàõëîðèäó ôîñôîðó ïðîò³êຠçà ð³âíÿííÿì

PCl₅(ã) ® PCl₃(ã) + Cl₂(ã), DÍ=92,59 êÄæ. ßê ïîòð³áíî çì³íèòè:

à) òåìïåðàòóðó; á) òèñê; â) êîíöåíòðàö³þ, ùîá çì³ñòèòè

ð³âíîâàãó â ñòîðîíó ïðÿìî¿ ðåàêö³¿?

Ðîçâ’ÿçóâàííÿ

Íàïðÿì çì³ùåííÿ ð³âíîâàãè âèçíà÷àºòüñÿ çà ïðèíöèïîì Ëå Øàòåëüº: à) òàê ÿê ðåàêö³ÿ ðîçêëàäó PCl₅ åíäîòåðì³÷íà (DÍ>0), òî äëÿ çì³ùåííÿ ð³âíîâàãè â ñòîðîíó ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ ïîòð³áíî ï³äâèùèòè òåìïåðàòóðó; á) â äàí³é ñèñòåì³ ðîçêëàä PÑl₅ âåäå äî çá³ëüøåííÿ îá'ºìó, òîìó äëÿ çì³ùåííÿ ð³âíîâàãè â ñòîðîíó ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ ïîòð³áíî çìåíøèòè òèñê; â) çì³ùåííÿ ð³âíîâàãè ó âêàçàíîìó íàïðÿìêó ìîæíà äîñÿãíóòè ÿê çá³ëüøåííÿì êîíöåíòðàö³¿ PCl₅, òàê ³ çìåíøåííÿì êîíöåíòðàö³¿ PCl₃ ³ Cl₂.

5.  ãîìîãåíí³é ñèñòåì³ À + 2 ® Ñ ð³âíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ ðåàãóþ÷èõ ãàç³â (ìîëü/ë) ð³âí³: [A] = 0,06; [B] = 0,12; [C] = 0,216. Ðîçðàõóâàòè êîíñòàíòó ð³âíîâàãè ³ ïî÷àòêîâ³ êîíöåíòðàö³¿ ðå÷îâèí À ³ Â.

Ðîçâ’ÿçóâàííÿ

Äàíî: [A]=0,06 ìîëü/ë [B]=0,12 ìîëü/ë [C]=0,216 ìîëü/ë Ê –? [A]^0 –? [B]^0 –?

Êîíñòàíòà ð³âíîâàãè ãîìîãåííî¿ ñèñòåìè À+2娄 [C] 0,216 ð³âíà Ê = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 2,5 [A]·[B]^2 0,06·0,12^2 Äëÿ âèõ³äíèõ ðå÷îâèí: [A] = [A]^0 – [A]ïðîðåàã.; [Â] = [Â]^0 – [Â]ïðîðåàã.; äëÿ ïðîäóêò³â ðåàêö³¿ – [Ñ] = [Ñ]^0 + [Ñ]ïðîðåàã. Îñê³ëüêè [C]^0 = 0, òî [Ñ] = [Ñ]ïðîðåàã., çíàõîäèìî ê³ëüê³ñòü ïðîðåàãîâàíèõ ðå÷îâèí À ³ Â: õ ìîëü/ë ó ìîëü/ë 0,216 ìîëü/ë À + 2 ® Ñ 1ìîëü/ë 2ìîëü/ë 1ìîëü/ë õ([A]ïðîðåàã) = 1·0,216/1 = 0,216 (ìîëü/ë); ó([Â]ïðîðåàã.) = 2·0,216/1 = 0,432 (ìîëü/ë). Çâ³äñè [A]^0=[A]+ [A]ïðîðåàã.=0,06 + 0,216=0,276 (ìîëü/ë) [Â]^0=[Â]+[Â]ïðîðåàã.=0,12 + 0,432= 0,552 (ìîëü/ë) ³äïîâ³äü: 2,5; 0,276 ìîëü/ë; 0,552 ìîëü/ë

Зміст завдань для самоконтролю

1. Çàïèñàòè âèðàç çàêîíó ä³þ÷èõ ìàñ äëÿ õ³ì³÷íèèõ ðåàêö³é:

2A(ã) + B(ã)®A₂B(ã); 3A(ã) +2B(ã)®A₃B₂(ã); 4À(ã) + 3Â(ã)® À₄Â₃(ã)

2. Íàïèñàòè âèðàç çàêîíó ä³þ÷èõ ìàñ äëÿ õ³ì³÷íèõ ðåàêö³é:

H₂(ã) + Cl₂(ã) = 2HCl(ã); CaO(ê) + CO₂(ã) = CaCO₃(ê)

4NH₃(ã) + 3O₂(ã) = 2N₂(ã) + 6H₂O(ã)

3. Íàïèñàòè âèðàç çàêîíó ä³þ÷èõ ìàñ äëÿ õ³ì³÷íèõ ðåàêö³é:

FeO(ê) + H₂(ã) = Fe(ê) + H₂O(ð);

CO(ã) + H₂O(ã) = CO₂(ã) + H₂(ã);

4NH₃(ã) + 5O₂(ã) = 4NO(ã) + 6H₂O(ã)

4. Íàïèñàòè âèðàç çàêîíó ä³þ÷èõ ìàñ äëÿ õ³ì³÷íèõ ðåàêö³é:

2H₂S(ã) + 3O₂(ã) = 2SO₂(ã) + 2H₂O(ã); CO(ã) + Cl₂(ã) = COCl₂(ã);

3Fe(ê) + 4H₂O(ð) = Fe₃O₄(ê) + 4H₂(ã)

5.  ðåàêö³¿ Ñ(ê) + O₂(ã) = CO₂(ã) êîíöåíòðàö³þ êèñíþ çá³ëüøèëè â 2 ðàçè.  ñê³ëüêè ðàç³â çðîñëà øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿?

6.  ñê³ëüêè ðàç³â çá³ëüøèòüñÿ øâèäê³ñòü ðåàêö³¿, ÿêùî òåìïåðàòóðà çá³ëüøèëàñÿ íà 30Ê, à òåìïåðàòóðíèé êîåô³ö³ºíò äîð³âíþº 3?

7.  ðåàêö³¿ Ñ + 2H₂ = CH₄ êîíöåíòðàö³þ âîäíþ çá³ëüøèëè â 4 ðàçè.  ñê³ëüêè ðàç³â çðîñëà øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿?

8.  ñê³ëüêè ðàç³â ïîòð³áíî çá³ëüøèòè òèñê â ñèñòåì³ 2NO + O₂ = 2NO₂, ùîá øâèäê³ñòü óòâîðåííÿ NO₂ çðîñëà â 1000 ðàç³â?

9.  ñê³ëüêè ðàç³â ïîòð³áíî çá³ëüøèòè êîíöåíòðàö³þ CO₂ â ñèñòåì³ CO₂ + C = 2CO, ùîá øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ çðîñëà â 3 ðàçè?

10. ßê çì³íèòüñÿ øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ 2NO + Cl₂ = 2NOCl ïðè

çá³ëüøåíí³ êîíöåíòðàö³¿ âèõ³äíèõ ðå÷îâèí ó äâà ðàçè?

11. ßê çì³íèòüñÿ øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ 2NO + Cl₂ = 2NOCl ïðè

çá³ëüøåíí³ êîíöåíòðàö³¿ îêñèäó àçîòó â äâà ðàçè?

12. Çíàéòè ñåðåäíþ øâèäê³ñòü õ³ì³÷íî¿ ðåàêö³¿, ÿêùî êîíöåíòðàö³ÿ îäí³º¿ ç ðåàãóþ÷èõ ðå÷îâèí â ïî÷àòêîâèé ìîìåíò äîð³âíþâàëà 1,2 ìîëü/ë, à ÷åðåç 50 õâèëèí ñòàëà ð³âíîþ 0,3 ìîëü/ë

13. ßê çì³íèòüñÿ øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ 2SO₂ + O₂ = 2SO₃, ÿêùîòèñê â

ñèñòåì³ çá³ëüøèòè â 4 ðàçè?

14. ßê çì³íèòüñÿ øâèäê³ñòü ïðÿìî¿ ðåàêö³¿ 2SO₂ + O₂ = 2SO₃, ÿêùî çìåíøèòè îá'ºì ñèñòåìè â 3 ðàçè?

15. ßê çì³íèòüñÿ øâèäê³ñòü ðåàêö³¿ óòâîðåííÿ åòèëàöåòàòó ç îöòîâî¿ êèñëîòè ³ åòèëîâîãî ñïèðòó, ÿêùî ïî÷àòêîâ³ êîíöåíòðàö³¿ âèõ³äíèõ ðå÷îâèí äîð³âíþâàëè ïî 0,1 ìîëü/ë, à ÷åðåç äåÿêèé ÷àñ ñòàëè ð³âíèìè ïî 0,05 ìîëü/ë?

16. Øâèäê³ñòü õ³ì³÷íî¿ ðåàêö³¿ ïðè 20⁰Ñ äîð³âíþº 1 ìîëü/ë·ñ. Îá÷èñëèòè

øâèäê³ñòü ö³º¿ ðåàêö³¿ ïðè 60⁰Ñ, ÿêùî òåìïåðàòóðíèé êîåô³ö³ºíò ðåàêö³¿

äîð³âíþº 3?

17. Ïðè çá³ëüøåíí³ òåìïåðàòóðè íà 50⁰Ñ øâèäê³ñòü ðåàêö³¿ çá³ëüøèëàñÿ â 1024 ðàçè. Îá÷èñëèòè òåìïåðàòóðíèé êîåô³ö³ºíò ðåàêö³¿.

18. Ïðè 393 Ê ðåàêö³ÿ çàê³í÷óºòüñÿ çà 18 õâ. Çà ÿêèé ÷àñ çàê³í÷èòüñÿ öÿ ðåàêö³ÿ ïðè 453 Ê, ÿêùî òåìïåðàòóðíèé êîåô³ö³ºíòøâèäêîñò³ ðåàêö³¿ ð³âíèé 3?

19. Âèçíà÷èòè êîíñòàíòó ð³âíîâàãè ðåàêö³¿ 2NO+ O₂ Û 2NO₂, ÿêùî ð³âíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ äîð³âíþþòü: [NO] = [O₂] = 0,03 ìîëü/ë; [NO₂] =0,1 ìîëü/ë

20. Âèçíà÷èòè êîíñòàíòó ð³âíîâàãè ðåàêö³¿ A + 2B Û C, ÿêùî ð³âíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ (ìîëü/ë) äîð³âíþþòü: [A]=0,12; [B]=0,24; [C]=0,295

21. Âèçíà÷èòè ð³âíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ H₂ ³ ²₂ â ðåàêö³¿ H₂ + ²₂ Û 2H², ÿêùî ¿õ ïî÷àòêîâ³ êîíöåíòðàö³¿ ð³âí³ ïî 0,03 ìîëü/ë, à [H²] =0,02 ìîëü/ë

22. Âèçíà÷èòè êîíñòàíòó ð³âíîâàãè ðåàêö³¿ A + 2B Û C, ÿêùî ð³âíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ (ìîëü/ë) äîð³âíþþòü: [A]=0,3; [B]=1,1; [C]=2,1

23.  ãîìîãåíí³é ñèñòåì³ ÑÎ + Ñl₂ Û COCl₂ ð³âíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ ðåàãóþ÷èõ ðå÷îâèí (ìîëü/ë) äîð³âíþþòü: [ÑÎ]=0,2; [Ñl₂]=0,3; [COCl₂]=1,2. Ðîçðàõóâàòè êîíñòàíòó ð³âíîâàãè ³ ïî÷àòêîâ³ êîíöåíòðàö³¿ õëîðó ³ îêñèäó âóãëåöþ (²²)

24. Ðåàêö³ÿ â ãîìîãåíí³é ñèñòåì³ â³äáóâàºòüñÿ çà ð³âíÿííÿì N₂+3H₂Û2HN₃.  äåÿêèé ìîìåíò êîíöåíòðàö³¿ ó÷àñíèê³â ðåàêö³¿ ð³âí³: [N₂]=0,80; [Í₂]=1,5; [HN₃]=0,1 ìîëü/ë. Ðîçðàõóâàòè êîíöåíòðàö³þ âîäíþ ³ àì³àêó â ìîìåíò, êîëè [N₂] äîð³âíþâàòèìå 0,5 ìîëü/ë

25. гâíîâàæí³ êîíöåíòðàö³¿ â ñèñòåì³ 2SO₂+O₂Û2SO₃ â ìîëü/ë ð³âí³: [SO₂] = 0,02; [O₂] =0,4; [SO₃] = 0,3. Âèçíà÷èòè ïî÷àòêîâ³ êîíöåíòðàö³¿ O₂ ³ SO₂

26.  ÿêó ñòîðîíó çì³ñòèòüñÿ ð³âíîâàãà â ñèñòåì³ H₂S(ã) Û H₂(ã) + S(ê) + 41,8 êÄæ ïðè: à) ï³äâèùåíí³ òåìïåðàòóðè; á) ïîíèæåíí³ òèñêó?

27.  ÿêó ñòîðîíó çì³ñòèòüñÿ ð³âíîâàãà â ñèñòåì³ CO(ã) + H₂O(ã) Û H₂(ã) + CO₂(ã) + 41,8 êÄæ ïðè: à) ï³äâèùåíí³ òåìïåðàòóðè; á) ï³äâèùåíí³ òèñêó?

28. ßê âïëèíóòü íà çì³ùåííÿ ð³âíîâàãè â ñèèñòåì³ 2H₂(ã) + O₂(ã) Û 2H₂O(ã) – 571,6êÄæ: à) ï³äâèùåííÿ òåìïåðàòóðè; á) çìåíøåííÿ òèñêó?

29.  ÿêó ñòîðîíó áóäå çì³ùóâàòèñÿ ð³âíîâàãà ïðè ï³äâèùåíí³ òåìïåðàòóðè ³

òèñêó â ñèñòåìàõ: N₂(ã)+3H₂(ã) Û NH₃(ã)+92.4 êÄæ;

2CO₂(ã) Û 2CO(ã) + O₂(ã) – 566 êÄæ;

4HCl(ã) + O₂(ã) Û 2Cl₂(ã) + 2H₂O(ð) +202.4 êÄæ?

30. ßê ïîòð³áíî çì³íèòè òåìïåðàòóðó ³ òèñê, ùîá ð³âíîâàãà ðåàêö³¿ ðîçêëàäó êàðáîíàòó êàëüö³þ ÑàÑÎ₃(ê) Û ÑàÎ(ê) + ÑÎ₂(ã), DÍ = 178 êÄæ çì³ñòèëàñÿ â ñòîðîíó ïðîäóêò³â ðåàêö³¿?

Рекомендована література:[1 - 4]

Дата добавления: 2015-05-23