Обратимая реакция описывается уравнением а в 2с

Физическая и коллоидная химия

1) Коэффициент сжимаемости Z=PV/nRTдля CO₂ при 0® С и 100 атм равен 0.2007.Вычислите объем 0.1 моля газа при 100 атм и 0® С . Используйте а) закон идеального газа. б)коэффициент сжимаемости.

а) Согласно закону идеального газа, или уравнению Клапейрона-Менделеева:

Тогда объем равен

Все данные к задаче переводим в единицы СИ:

P = 100 атм = 100∙101325 Па = 10132500 Па

T = 0 o C = 273,15 К

V = 0,1∙8,314∙273,15/10132500 = 0,0000224 м 3 = 0,0224 л.

б) С учетом коэффициента сжимаемости, выражение для вычисления объема преобразуется следующим образом:

V = Z∙n∙R∙T/P = 0,2007∙0,1∙8,314∙273,15/10132500 = 0,0000045 м 3 = 0,0045 л.

2) Исходя из уравнения реакции

вычислить ∆_fH o образование метилового спирта.

Для вычисления энтальпии образования метилового спирта Найдем справочные значения энтальпий образования остальных реагентов:

Энтальпия данной реакции вычисляется следующей формулой:

Отсюда выражаем энтальпию образования метилового спирта:

Δ_fН о (CH₃OH) = -393,51 + 2∙(-286) – 0 – (-726,5) = -239,01 кДж/моль

3) Установите,возможно ли протекание ниже следующий реакции в стандартных условиях при 25 o С:

Для решения данной задачи вычислим изменения энтальпии и энтропии в ходе реакции. Энтальпии образования простых веществ равны нулю, поэтому изменение энтальпии реакции равно разности энтальпий образования HCl и Н₂О:

Изменение энтропии считается как разность энтропии продуктов реакции и исходных веществ. Стандартные энтропии веществ найдем из справочника:

S o ₂₉₈(HCl) = 186,7 Дж/(моль∙К)

Изменение энтропии в ходе реакции равно:

ΔS o ₂₉₈ = 2∙69,96 + 2∙223-205,03-4∙186,7 = -366,18 Дж/К

Протекание реакции зависит от изменения энергии Гиббса ΔG в ходе реакции. Если изменение отрицательно, то реакция возможна при данных условиях. ΔG o ₂₉₈ вычисляют по формуле:

ΔG o ₂₉₈ = Δ_rH o ₂₉₈ — T∙ ΔS o ₂₉₈ = -202800 Дж/моль-298,15К∙(-366,18 Дж/К) = -93623,43 Дж/моль.

Изменение энергии Гиббса меньше 0, что означает – протекание реакции возможно при данных условиях.

4. Для элементарной газофазной реакции

значение константы скорости при 3000 К равно 2,2∙10⁴ моль/(л×сек). Определите скорость этой реакции, если известны концентрации [Н₂]=4.1 × 10 -3 М и [Аr]=4.1 × 10 -4 М . При каком значении концентрации аргона скорость реакции увеличивается в двое?

Скорость элементарной реакции определяется согласно закону действующих масс:

Скорость реакции при заданных условиях равна:

v = 2,2∙10 4 ∙4,1∙10 -3 ∙4,1∙10 -4 = 3,7∙10 -2 моль/л∙сек

Из выражения закона действующих масс видно что скорость реакции пропорциональна концентрациям реагирующих веществ. Отсюда следует, для увеличения скорости в два раза, концентрацию Ar следует также два раза повысить. Концентрация Arпри этом равна:

[Ar] = 2∙4,1∙10 -4 М = 8,2∙10 -4 М.

5. Обратимая реакция описывается уравнением

Смешали по 1 моль всех веществ. После установления равновесия в смеси обнаружено 1,5 моль вещества С. Найдите константу равновесия.

Константа равновесия данной реакции выражается следующим образом:

К = , где [A],[B],[C],[D] – равновесные концентрации веществ.

Известно, что изначально количества всех веществ равны 1 моль

После установления равновесия количество вещества С стало равным 1,5 моль. По реакции понятно, что количество вещества D столько же, сколько и С – 1,5 моль. Так как в начальный момент было 1 моль С, то к моменту установления равновесия образовалось дополнительно 0,5 моль вещества. Из реакции, согласно стехиометрическим коэффициентам получаем, что количества веществ А и В уменьшились на 0,5 моль и составили 0,5 моль.

Так как коэффициенты при всех веществах в реакции равны 1, то равновесные концентрации веществ можно заменить равновесными количествами (объем в данном случае сократится).

К = = 9

6. Определите концентрацию сахара (С₁₂(Н₂О)₁₁) в растворе, если раствор закипает при 100,50 о С. Эбуллиоскопическая постоянная воды Е= 0,52 .

Давно замечено, что при растворении веществ, температура кипения растворителя повышается, и изменение температуры кипения пропорционально концентрации вещества. Изменение температуры кипения вычисляется следующим образом:

ΔT = E∙m, где Е – эбуллиоскопическая постоянная растворителя, m – моляльность раствора.

Температура кипения воды изменилась на ΔТ = 100,5 – 100 = 0,5 о С

Моляльность раствора равна

m = ΔT/E = 0,5/0,52 = 0,9615 моль/кг

Это означает, что в одном килограмме воды растворено 0,9615 моль, или 328,83 грамм сахара

7. Напишите строение мицеллы Ag₂SO₄ с положительной гранулой и назовите ее составные части

Так как гранула мицеллы положительна, то это означает, что раствор готовится в избытке ионов Ag + , которые в первую очередь присоединяются к агрегатам Ag₂SO₄, образуя ядро мицеллы. Формула и структура данной мицеллы представлены на рисунке:

8. Рассчитайте работу адгезии в системе воды – графит, зная, что краевой угол равен 90 о , а поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/м².

Работа адгезии для систем жидкость-твердое тело, вычисляется равенством Дюпре-Юнга:

где σ – поверхностное натяжение воды, Θ – краевой угол.

Работа адгезии равна:

W_ад = 71,96 мДж/м 2 ∙(1+cos90 o ) = 71,96 мДж/м 2

9. Определите поверхностное натяжение бензола при температуре 343 К при условии, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для бензола составляет 62 мДж/м². Температурный коэффициент =-0,13мДж/(м²×K).

Полная поверхностная энергия вычисляется по формуле:

ε = σ – Т ,

где σ – поверхностное натяжение, Т – темпертура, — удельная поверхностная энтропия.

Поверхностное наятжение равно:

σ =ε + Т = 62 + 343∙0,13 = 106,59 мДж/м 2

10. Коллоидный раствор получен в результате реакции обмена при смешении равных объемов растворов: 0,09нВа(ОН)₂ и 0,05н Н₂SO₄. Определить какой из двух электролитов (К₂SO₄ или BaCl₂)будет иметь меньший порог коагуляции.

Для решения задачи, требуется сначала определить заряд коллоидных частиц. Для этого найдем, какое из двух смешиваемых веществ взято в избытке. При смешивании протекает реакция:

Из реакции получаем, что при смешении равных объемов, растворы должны быть эквимолярными. Так как концентрация Ва(ОН)₂ выше, то при сливании растворов появляется избыток этого вещества. Поэтому получаем, что заряд коллоидной частицы положителен, а формула мицеллы следующая:

Коагуляцию – процес слипания коллоидных частиц, вызывают те ионы электролитов, которые заряжены противоположно грануле. Поэтому на коагуляцию будут влиять в подавляющей степени ионы Cl — и SO₄ 2- . Порог коагуляции – это минимальная концентрация электролита, необходимая для начала коагуляции. В значительной степени порог коагуляции зависит от заряда иона коагулянта: чем выше заряд , тем ниже порог коагуляции. Зависимость порога коагуляции от заряда описывается эмпирическим правилом Шульце-Гарди:

где γ – порог коагуляции, А – постоянная, z – заряд иона-коагулянта.

Из всего приведенного понятно, что порог коагуляции будет ниже для электролита K₂SO₄.

Дата добавления: 2015-04-26 ; просмотров: 3 | Нарушение авторских прав

Расчеты изменения скорости реакции

Задача 331.
Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А + 2В → С. Начальные концентрации составляют: [А]₀ = 0,03 моль/л, [В]0 = 0,05 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Найти начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.
Решение:
До изменения концентрации скорость реакции можно выразить уравнением:

v — скорость реакции, k — константа скорости реакции, [А] и [В] – концентрации исходных веществ.

Для нахождения скорости реакции по истечении некоторого времени учтём, что на образование 1 моля вещества С затрачивается 1 моль вещества А и 2 моля вещества В, поэтому при уменьшении концентрации вещества А на 0,01 моль/л, концентрация вещества В уменьшится соответственно на 0,02 моль/л (2 . 0.01 = 0,02). Тогда оставшиеся концентрации веществ будут равны [A]_ост. = 0.03 – 0,01 = 0,02 моль/л, [B]_ост. = 0,05 – 0,02 = 0,03моль/л. Тогда скорость реакции по истечении некоторого времени будет составлять:

Ответ: v₁ = 3 . 10 -5 ; v₂ = 7,2 . 10 -6 .

Задача 332.
Как изменится скорость реакции 2NO _(г.) + O_{2 (г.)} → 2NO_{2 (г.)}, если: а) увеличить давление в системе в 3 раза; б) уменьшить объем системы в 3 раза; в) повысить концентрацию в 3 раза?
Решение:
До изменения объёма, давления и концентрации скорость реакции можно выразить уравнением:

а) Вследствие увеличения давления в системе в 3 раза, соответственно концентрация каждого из реагирующих веществ возрастёт в 3 раза. Следовательно, теперь скорость реакции будет равна:

Тогда, сравнивая выражения v и v_а) , находим, что скорость реакции возрастает в 27 раз

б) при уменьшении объёма в 3 раза в системе концентрация каждого из реагирующих веществ возрастёт в 3 раза. Следовательно, теперь скорость реакции будет равна:

Тогда, сравнивая выражения v и v_б), находим, что скорость реакции возрастает в 27 раз

в) При увеличении концентрации NO в 3 раза скорость реакции будет равна:

Cравнивая выражения v и v_в), находим, что скорость реакции возрастает в 9 раз

Ответ: а) возрастёт в 27 раз; б) возрастёт в 27 раз; в) возрастёт в 9 раз.

Задача 333.
Две реакции протекают при 25 °С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2,0, а второй 2,5. Найти отношение скоростей этих реакций при 95°С.
Решение:
Зависимость скорости реакции (или константы скорости реакции) от температуры может быть выражена уравнением:

Здесь v_t и k_t — скорость и константа скорости реакции при температуре t °С; v_{(t + 10)} и k_{(t + 10)} те же величины при температуре (t + 10 °С); — температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2 — 4 (правило Вант-Гоффа). В общем случае, если температура изменилась на 95 °С, последнее уравнение преобразуется к виду:

Поскольку t = 70 °С (95 – 25 = 75), то, скорость реакции равна:

Скорость второй реакции равна:

Найдём отношение этих скоростей:

Ответ:

Задача 334.
Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость реакции возрастает в 15,6 раза?
Решение:
Согласно правилу Вант Гоффа зависимость скорости реакции от температуры выражается уравнением:

v_t и k_t — скорость и константа скорости реакции при температуре t °С; v_{(t + 10)} и k_{(t + 10)} те же величины при температуре (t + 10 °С); — температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2 – 4. Поскольку t = 30 °С, то, подставив в уравнение Вант-Гоффа значения по условию задачи, рассчитаем температурный коэффициент скорости реакции:

Ответ: 2,5.

Задача 335.
Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,3. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на 25 градусов?
Решение:
Согласно правилу Вант Гоффа зависимость скорости реакции от температуры выражается уравнением:

v_t и k_t — скорость и константа скорости реакции при температуре t °С; v_{(t + 10)} и k_{(t + 10)} те же величины при температуре (t + 10 °С); — температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2 – 4. Поскольку t = 25 °С, то, обозначив скорость начальной реакции и скорость реакции при повышении температуры системы на 25 градусов соответственно через v и v’, можем записать:

Обратимая реакция описывается уравнением А + В ↔ С + D.

👉 Как получить работу? Ответ: Напишите мне в whatsapp и я вышлю вам форму оплаты, после оплаты вышлю решение.

➕ Как снизить цену? Ответ: Соберите как можно больше задач, чем больше тем дешевле, например от 10 задач цена снижается до 50 руб.

➕ Вы можете помочь с разными работами? Ответ: Да! Если вы не нашли готовую работу, я смогу вам помочь в срок 1-3 дня, присылайте работы в whatsapp и я их изучу и помогу вам.

⚡ Условие + 37% решения:

Обратимая реакция описывается уравнением А + В ↔ С + D. Смешали по одному молю всех веществ. После установления равновесия в смеси обнаружено 1,5 моля вещества С. Найдите константу равновесия.

Решение: Согласно уравнению реакции при взаимодействии 1 моль A с 1 моль B в системе образуется 1 моль C и 1 моль D. Находим равновесные концентрации веществ A A C C моль л

Готовые задачи по химии которые сегодня купили:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института