Приклади розв’язку задач

При сталій температурі швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, взятих у степенях, які дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам у відповідному рівнянні реакції.

ХІМІЧНА КІНЕТИКА. ХІМІЧНА РІВНОВАГА

КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Для реакцій:

NaClO + KI + H₂SO₄ ® NaCl + I₂ + K₂SO₄ + H₂O,

K₂Cr₂O₇ + Na₂SO₃ + H₂SO₄® Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ +Na₂SO₄+ H₂O,

Zn + HNO_3(р) → Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O,

CuS + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + S + NO + H₂O,

H₂S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O,

K₂MnO₄ + H₂O → KMnO₄ + MnO₂ + KOH,

H₂S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

1. Складіть електронні схеми.

2. Вкажіть процеси окиснення та відновлення.

3. Назвіть окисник та відновник.

4. Підберіть коефіцієнти та складіть повне рівняння реакції.

Хімічна кінетика – вчення про швидкість хімічних реакцій та про вплив на них різних факторів.

Швидкість хімічної реакції вимірюється зміною концентрації однієї з реагуючих речовин ΔС за одиницю часу Δτ

Розрізняють гомогенні (однорідні) та гетерогенні (у яких є поверхня поділу фаз) реакції. У хімічних реакціях вказують агрегатний стан речовин – твердий (т), рідкий (р), газуватий (г). Концентрації звичайно позначають у квадратних дужках або С, одиниці вимірювання – моль/дм³_.

Кінетичне рівняння реакції (закон дії мас):

Для гомогенної реакції в загальному вигляді

а А(г) + b В(г) = с С(г) + d D(г)

υ _пр = k_пр · [А]^а · [В]^b

Для гетерогенної реакції концентрація твердої фази не входить у вираз для швидкості реакції:

а А(т) + b В(г) = с С(г) + d D(г)

υ _пр = k_пр · [В]^b

Вплив температури на швидкість хімічної реакції визначається правилом Вант-Гоффа:

При підвищенні температури на 10 ºС швидкість будь-якої хімічної реакції збільшується в 2-3 рази. Число, яке показує, у скільки разів збільшується швидкість реакції при підвищенні температури на 10 ºС, називається температурним коефіцієнтом реакції γ.

Хімічна рівновага - стан системи, коли швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції. При цьому можна визначити константу хімічної рівноваги (К_рівн.). Для гомогенної реакції в загальному вигляді

а А + в В ↔ с С + d D

Принцип Ле-Шательє: якщо змінити одну із умов, за яких система перебуває у рівновазі (температуру, тиск або концентрацію), то рівновага зміщується в напрямку тієї реакції, яка протидіє цій зміні.

Приклад 1. Записати кінетичні рівняння швидкості для прямої реакції:

а) N₂(г) + 3Н₂(г) = 2NН₃(г)

б)CaCO₃ (т) → СаО(т ) + СО₂(г)

Розв’язoк:

а) υ _пр. = k_пр [N₂]·[H₂]³;

б) оскільки кальцій карбонат – тверда речовина, і концентрація її в процесі реакції не змінюється, вираз рівняння швидкості матиме вигляд:

υ _пр. = k_пр,

тобто швидкість даної реакції за певної температури є величиною сталою.

Приклад 2. Як зміниться швидкість прямої реакції

2СО(г) + О₂(г) = 2СО₂(г),

якщо об’єм, в якому відбувається реакція, збільшити вдвічі?

Розв’язок:

Згідно із кінетичним рівнянням швидкість υ прямої реакції до зміни об’єму дорівнює:

υ _пр. = k_пр [CO]² [О₂]

Якщо збільшити об’єм удвічі, то концентрація кожної із реагуючих речовин зменшиться вдвічі. При нових концентраціях швидкість прямої реакції (υ'):

υ'_пр= k_пр [1⁄2 СO]² · [1/2 О₂] = 1⁄8 k_пр [СО]²[O₂]

Отже, швидкість прямої реакції зменшиться у 8 разів.

Приклад 3. Як зміниться швидкість прямої реакції:

Fe₂O₃(т) + 3H₂(г) → 2Fe(т) + 3H₂O(г),

якщо початковий тиск у системі збільшити втричі?

Розв’язок:

До зміни тиску в системі швидкість реакції:

υ _пр = k_пр [H₂]³

При збільшенні тиску втричі збільшиться концентрація реагуючих речовин втричі. При нових концентраціях швидкість реакції (υ '):

υ '_пр = k_пр [3H₂]³ = 27 k_пр [H₂]³.

Отже, швидкість реакції зросте у 27 разів.

Приклад 4. Розрахувати, у скільки разів збільшиться швидкість хімічної реакції, що проходить в газовій фазі, за умови збільшення температури від 30 ºС до 70 ºС. Температурний коефіцієнт реакції дорівнює 2.

Розв’язок:

Залежність швидкості реакції визначається за правилом Вант-Гоффа:

Отже, швидкість хімічної реакції збільшиться в 16 разів.

Приклад 5. Реакція розкладу пентахлориду фосфору перебігає за рівнянням:

РСl₅(г) ↔ РСl₃(г) + Сl₂(г) – 92 кДж

Як треба змінити:

а) температуру;

б) тиск;

в) концентрацію реагентів,

щоб змістити рівновагу реакції в сторону розкладу РСl₅ (вправо).

Розв’язок. Напрямок зміщення рівноваги реакції визначається за правилом Ле Шательє:

а) оскільки реакція розкладу РСl₅ ендотермічна (- 92кДж), то для зміщення рівноваги в сторону прямої реакції (→) потрібно підвищити температуру – Т↑;

б) у зв’язку з тим, що пряма реакція веде до збільшення об’єму в системі (із однієї молекули газу утворюється дві газуваті молекули), для зміщення рівноваги вправо (→) треба зменшити тиск р↓;

в) змістити рівновагу вправо (→) можна як збільшенням концентрації РСl₅ ([РСl₅]↑), так і зменшенням концентрації РСl₃ ([РСl₃]↓) або Сl₂ ([Сl₂ ]↓).

Дата добавления: 2015-05-24