Главная | Обратная связь

Задачи для выполнения контрольной работы

4.1. Напишите выражение зависимости скорости прямой и обратной реакции от концентрации реагирующих веществ для следующих процессов. Как изменяется скорости прямой и обратной реакции, если увеличить давление в системе в 2 раза?

 

 

Таблица 4.1

Вари-ант	Уравнения реакций	Вари-ант	Уравнения реакций
	H2 (r) + I2 (r) 2HI		FeO (тв) + CO (r) Fe (тв) + CO2 (r)
	Ba2+ (p) + SO42- BaSO4 (тв)		H2 (r) + S (ж) H2S (r)
	CaO (тв) + CO2 (r) CaCO3(тв)		Si (тв) + 2H2O (r) SiO2(тв) + 2H2(r)
	CO (r) + H2O(r) CO2(r)+H2(r)		2NO (r) + H2 (r) N2O (r) + H2O (r)
	PCl5 (r) PCl3 (r) + Cl2 (r)		2H2(r) + O2 (r) 2H2O(r)
	2SO2 (r) + O2 (r) SO3 (r)		Cu2O(тв)+2HCl(r) 2CuCl(r)+H2O(r)
	C2H2 (r) +H2 (r) C2H4 (r)		C(тв) +CO2 (r) 2CO(r)
	2NO2 (r) N2O4 (r)		COCl2(r) Cl2(r) + CO (r)
	2CO (r) + O2 (r) 2CO2 (r)		S(тв) + 2CO2(r) SO2(r) + 2CO(r)
	SO2 (r) + Cl2 (r) SO2Cl2 (r)		Fe2O3(тв)+3CO(r) 2Fe(тв) +3CO2(r)
	4HCl(r)+O2(r) 2Cl2(r)+2H2O(r)		Cu2S(тв)+2O2 2CuO(тв)+SO2(r)
	C(тв)+H2O(r) CO(r)+H2(r)		2NO(r)+O2(r) 2NO2(r)
	Fe(тв)+H2S(r) H2(r)+FeS(тв)		2N2(r)+6H2(r) 4NH3(r)+3O2(r)
	N2(r)+3H2(r) 2NH3(r)		2CO(r)+2H2(r) CH4(r)+CO2(r)
	Fe2O4(тв)+H2(r) 3FeO(тв)+H2O(r)		H2(r)+Br2(r) 2HBr(r)

4.2 Определите порядок и молекулярность реакции. Напишите выражение для определения скорости химической реакции.

Таблица 4.2

Вари-ант	Уравнения реакций	Вари-ант	Уравнения реакций
	2NO(r)+O2(r)=2NO2(r)		CO(r)+Cl(r)=COCl2(r)
	2Mn2Cl(тв)+3CO2(r)= 6MnO(тв)+5C(тв)		CH2(r)+2O2(r)=CO2(r)+2H2O(r)
	2NO(r)+Cl2(r)=2NOCl(r)		H2(r)+O2(r)=H2O2(ж)
	2CO(r)=CO2(r)+C(тв)		ВaO(тв)+CO2(r)=BaCO3(тв)
	N2O4(r)=2NO2(r)		2H2(r)+O2(r)=2H2O(ж)
	2NO2(r)=N2O(r)		2Ca(тв)+O2(r)=2CaO(тв)
	CaO(тв)+CO2(r)=CaCO3(тв)		2N2O(r)=2N2(r)+O2(r)
	С(тв)+O2(r)=CO2(r)		2NO2(r)=N2O4(r)
	2NO(r)+O2(r)=2NO2(r)		2NH3(r)=N2(r)+3H2(r)
	C2H2(r)+2H2(r)=C2H6(r)		2SO2(r)+O2(r)=2SO3(r)
	CO(r)+2H2(r)=CH3OH(r)		2HI(r)=I2(r)+H2(r)
	2N2O5(r)=2N2O4(r)+O2(r)		PCl5(r)=PCl3(r)+Cl2(r)
	WO2(тв)+2H2(r)=W(тв)+2H2O(r)		H2(r)+Cl2(r)=2HCl(r)
	WO3(тв)+3CO(r)=W(тв)+3CO2(r)		H2(r)+S(тв)=H2S(r)
	WO3(тв)+3H3(r)=W(тв)+3H2O(r)		C2H6(r)=H2(r)+C2H4(r)

 

Растворы электролитов

Примеры решения типовых задач

Пример 1. Найдите массу AlCl₃, необходимую для приготовления 2 л (2*10^-3 м³) раствора с массовой долей хлорида алюминия равной 12%. Плотность раствора 1090 кг/м³. Вычислите молярну концентрацию эквивалента, молярную концентрацию, молярность и титр раствора.

Решение.

1.Определяем молярную массу и молярную массу эквивалента AlCl₃

М( AlCl₃) = 133,34 г/моль, Э(AlCl₃) = 44,45 г/моль.

2.Находим массу AlCl₃, необходимую для приготовления 2 л его раствора с массовой долей 12 %. Массовая доля показывает, сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора.

Масса раствора равна произведению объема раствора (V) на его плотность ().

М = 2*10^-3*1090 кг/м³ = 2,18 кг.

В 100 кг раствора содержится 12 кг AlCl₃

В 2,18 кг раствора содержится х кг AlCl₃

 

3.Находим молярную концентрацию раствора. Молярная концентрация раствора С_М показывает количество растворенного вещества, содержащего в 1 л раствора.

В 2 л раствора содержится 261,6 г AlCl_3.

В 1 л раствора содержится х г AlCl₃,

 

Молярная концентрация равна

4.Находим молярную концентрацию эквивалента. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) раствора показывает число молярных масс эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

 

5.Нахолим молярность раствора. Молярность раствора С_m (моль/кг) показывает количество растворенного вещества, находящееся в 1 кг растворителя.

Масса воды равна 2180 г – 261,6 г = 1918,4 г.

Количество AlCl₃ равно

В 1918,4 г H₂O растворено 1,96 моль AlCl_3.

В 1000 г H₂O растворено х моль AlCl₃,

6.Находим титр раствора. Титр раствора Т показывает массу (г) растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора. В 1 л раствора содержится 130,8 г AlCl₃.

.

Пример 2.Напишите уравнение электролитической диссоциации муравьиной кислоты и найдите концентрации ионов Н⁺ и НСОО^- в моль /л в растворе, молярность которого равна 0,01, если константа диссоциации

К _дисс = 1,8*10^-4

Решение.

HCOOH H⁺ + HCOO^-

C_ион = C* α *n, где С – молярная концентрация электролита; α – степень диссоциации; n – число ионов данного вида.

Степень диссоциации приближенно находим из выражения упрощенного закона Оствальда

 

с_н = с_нсоо = 0,01*1,34*10^-1 = 1,34*10^-3.

Пример 3.Вычислите водородный показатель (pH) раствора и концентрации Н⁺ и ОН^- раствора гидроксида калия, содержащего 0,056 г КОН в 100 мл раствора (α = 1).

Решение.

Находим концентрацию раствора КОН в молях. Молярная масса КОН равна 56 г.

Находим, сколько молей КОН содержится в 1 л раствора.

В 100 мл раствора содержится 0,001 моль КОН.

В 1000 мл раствора содержится х моль КОН,

х = 0,01 моль

Концентрация КОН (с_КОН) равна 0,01 моль/л.

Концентрация ОН^- - ионов равна с_КОН = 0,01 моль/л.

рОН раствора рассчитываем по формуле

,

Для расчета определяем ионную силу раствора

I = 1/2 ∑c_i * z_i² = 1/2 (c_K*z_K² + c_OH * z_OH² ) = 1/2 (0,01 * 1² + 0,01* 1²) = 0,01.

Из табл. П 6 находим = 0,90. Следовательно, рОН = (0,90 * 0,01) = 2,05.

рН = рК_В – рОН = 14 – 2,05 = 11,95.

Пример 4.Составьте молекулярные и ионное уравнения гидролиза солей: а) нитрата аммония NH₄NO₃; б) сульфита лития Li₂SO₃; в) ацетата алюминия Al(CH₃COO)₃; напишите выражение для контастанты гидролиза и оцените рН среды.

Решение.

а) При растворении в воде соль NH₄NO₃ диссоциирует

NH₄NO₃ NH₄⁺ + NO₃^-.

Ионы воды (Н⁺ и ОН^-) в малодиссоциирующее соединения связывает ион NH₄⁺, образуя молекулы слабого основания NH₄ОН.

Ионное уравнение гидролиза NH₄NO₃

NH₄⁺ + H₂O NH₄OH + H⁺.

 

где - константа диссоциации NH₄ОН.

Уравнение гидролиза в молекулярной форме

NH₄NO₃ + H₂O NH₄OH + HNO₃.

Реакция среды кислая, рН < 7.

б) Сульфит лития при растворении в воде диссоциирует

Li₂SO₃ 2Li⁺ + SO₃^2-.

Ионы SO₃^2- связывают H⁺ - ионы воды ступенчато, образуя кислые ионы HSO₃^- и молекулы слабой кислоты H₂SO₃. Практически гидролиз соли ограничивается первой ступенью

SO₃^2- + H₂O HSO₃^- + OH^-,

Li₂SO₃ + H₂O NaHSO₃ + NaOH.

 

 

Рекция раствора щелочная, рН > 7.

в) Соль ацетата алюминия диссоциирует, образуя ионы

Al(CH₃COO)₃ Al⁺³ + 3CH₃COO^-

Ионы Al⁺³ и ион CH₃COO^- взаимодействуют с ионами воды, образуя малорастворимые соединения Al(OH)₃ и взаимодействии слабой кислоты и слабого основания, гидролизуются необратимо и полностью.

Al(CH₃COO)₃ + 3H₂O = Al(ОН₃) + 3 CH₃COO.

 

 

pH раствора Al(CH₃COO)₃ зависит от соотношения и . Из табл.П 4 следует, что < , следовательно среды кислая.

Пример 5.Образуется ли осадок труднорастворимого соединения CaSO₄, если смешать равные объемы растворов Сa(NO₃)₂ и K₂SO₄ с молярной концентрацией 0,003 моль/л?

Решение.

При смещении равных объемов раствора объем стал в 2 раза больше, а концентрация каждого из растворенных веществ уменьшилась вдвое, то есть

; .

Концентрации ионов Са²⁺, NO₃^-, K⁺ и SO₄^2- соответственно равны

; ;

.

Ионная сила раствора равна

I = 1/2 (

Учитывая коэффиценты активности для и (табл.П 6), рассчитываем активности этих ионов в растворе

;

значит осадок не образуется.

Пример 6. Свойства растворов неэлектролитов и законы Рауля.

• Осмотическое давление растворов π определяют согласно закону Ванг-Гоффа

 

где количество растворенного вещества, моль;

V – объем раствора, м³

- молярная газовая постоянная, равная 8,3144 Дж/моль*К.

Зная π, можно определить молярную массу неэлектролита (М)

 

где – m – масса растворенного вещества.

• Давление пара над раствором нелетучего вещества в растворителе (р) ниже давления пара над чистым растворителем (р₀) при той же температуре.

Согласно закону Рауля

 

Зная относительное понижение давления пара растворителя над раствором, можно вычислить молярную массу неэлектролита

 

где - число молей и массы растворителя и неэлетролита, соответственно;

- молярные массы растворителя и неэлектролита.

 

• Вычисление молекулярной массы неэлектролита по понижению температуры замерзания или по повышению температуры кипения растворов неэлектролитов.

 

По закону Рауля

; ,

 

где - – понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора соответственно;

скопическая константа растворителя;

- эбуллиоскопическая константа растворителя; вещества;

масса растворителя; – молярная масса растворенного вещества.

; .