Екзотермічні реакції

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Питання 1

Питання 2

Питання 3

Питання 4

Питання 5

Питання 6

Питання 7

Питання 8

Питання 9

Питання 10

Список літератури

Питання 1

Як розрахувати еквівалентну масу підстави? Привести приклади

Еквівалентній масою елемента називають таке його кількість, яка з'єднується одиницею (точніше 1,008) маси водню або з 8 одиницями маси кисню чи замінює ці ж кількості у їх з'єднаннях.

Еквівалентна маса підстави дорівнює сумі еквівалентних мас металу і гідроксильної групи.

Так, наприклад, щоб обчислити еквівалентну масу підстави, необхідно його молярну масу розділити на кислотність підстави, яка визначається числом вступають в реакцію гідроксильних груп.

Мeg (NaOH) = = 40 г / моль;

Мeg (Ca (OH) 2) = 74 / 2 = 37 г / моль.

Питання 2

Дати визначення хімічного рівноваги. Що таке константа хімічної рівноваги? Які фактори впливають на хімічну рівновагу?

Стан, в якому в оборотної реакції концентрації беруть участь у цій реакції речовин залишаються постійними, називається станом хімічного рівноваги.

У стані рівноваги молекули не перестають відчувати зіткнення, і між ними не припиняється взаємодія, але концентрації речовин залишаються постійними. Ці концентрації називаються рівноважними.

Рівноважна концентрація - концентрація речовини, що бере участь в оборотної хімічної реакції, що досягла стану рівноваги.

Рівноважна концентрація позначається формулою речовини, взятої в квадратні дужки, наприклад:

сравновесная (Н2) = [H2] або сравновесная (HI) = [HI].

Як і будь-яка інша концентрація, рівноважна концентрація вимірюється в молях на літр.

Якби в розглянутих нами прикладах ми взяли інші концентрації вихідних речовин, то після досягнення рівноваги отримали б інші значення рівноважних концентрацій. Ці нові значення (позначимо їх зірочками) будуть пов'язані зі старими наступним чином:

У загальному випадку для оборотної реакції

aA + bB dD + fF

в стані рівноваги при постійній температурі дотримується співвідношення

Це співвідношення носить назву закон діючих мас, який формулюється таким чином:

при постійній температурі ставлення твори рівноважних концентрацій продуктів реакції, взятих у ступенях, рівних їх коефіцієнтів, до твору рівноважних концентрацій вихідних речовин, взятих у ступенях, рівних їх коефіцієнтам, є незмінною.

Постійна величина (КС) називається константою рівноваги даної реакції. Індекс "с" у позначенні цієї величини показує, що для розрахунку константи використовувалися концентрації.

Якщо константа рівноваги велика, то рівновага зрушено в бік продуктів прямої реакції, якщо мала, то - в бік вихідних речовин. Якщо константа рівноваги дуже велика, то говорять, що реакція "практично необоротна", якщо константа рівноваги дуже мала, то реакція «практично не йде».

Константа рівноваги - для кожної оборотної реакції величина постійна тільки при постійній температурі. Для однієї і тієї ж реакції при різних температурах константа рівноваги приймає різні значення.

Наведене вираз для закону діючих мас справедливо тільки для реакцій, всі учасники яких є або гази, або розчинені речовини. В інших випадках рівняння для константи рівноваги дещо змінюється.

Наприклад, в протікає при високій температурі оборотної реакції

С (гр) + СО2 2СО (г)

бере участь твердий графіт С (гр). Формально, користуючись законом діючих мас, запишемо вираження для константи рівноваги цієї реакції, позначивши її К ':

Твердий графіт, що лежить на дні реактора, реагує тільки з поверхні, і його "концентрація" не залежить від маси графіту і постійна при будь-якому співвідношенні речовин у газовій суміші.

Помножимо праву і ліву частини рівняння на цю постійну величину:

Отримана величина і є константа рівноваги цієї реакції:

Аналогічним чином, для рівноваги інший оборотної реакції, що протікає також при високій температурі,

CaCO3 (кр) СаО (кр) + СО2 (г),

отримаємо константу рівноваги

КС = [CO2]

У цьому випадку вона просто дорівнює рівноважної концентрації вуглекислого газу.

З метрологічної точки зору константа рівноваги не є однією фізичною величиною. Це група величин з різними одиницями виміру, залежними від конкретного вираження константи через рівноважні концентрації. Наприклад, для оборотної реакції графіту з вуглекислим газом [Kc] = 1 моль / л, така ж одиниця вимірювань і у константи рівноваги реакції термічного розкладання карбонату кальцію, а константа рівноваги реакції синтезу йодоводорода - величина безрозмірна. У загальному випадку [Kc] = 1 (моль / л) n.

При сталості зовнішніх умов система може перебувати в стані рівноваги як завгодно довго. Якщо змінити ці умови (тобто надати на систему якесь зовнішній вплив), рівновага порушується; в системі виникає мимовільний процес, який продовжується до тих пір, поки система знову не досягне стану рівноваги (вже за нових умов). Розглянемо, як впливають на стан рівноваги деякі фактори.

1. Вплив тиску і концентрації

Розглянемо кілька можливих випадків зсуву рівноваги.

  1. В систему додано вихідна речовина. У цьому випадку

;

За рівняння ізотерми хімічної реакції (I.100 - I.101) отримуємо: ΔF <0; ΔG <0. В системі виникне мимовільний хімічний процес, спрямований у бік витрачання вихідних речовин і утворення продуктів реакції (хімічна рівновага зміщується вправо).

  1. У систему доданий продукт реакції. У цьому випадку

;

Відповідно до рівняння ізотерми хімічної реакції, ΔF> 0; ΔG> 0. Хімічна рівновага буде зміщено вліво (убік витрачання продуктів реакції і утворення вихідних речовин).

3. Змінено загальний тиск (для реакцій в газовій фазі).

Парціальні тиску всіх компонентів Рi в цьому випадку змінюються в однаковій мірі; напрямок зміщення рівноваги буде визначатися сумою стехіометричних коефіцієнтів Δn.

Враховуючи, що парціальний тиск газу в суміші дорівнює загальній тиску, помноженому на мольну частку компонента в суміші (Рi = РХi), ізотерму реакції можна переписати в наступному вигляді (тут Δn = Σ (ni) прод Σ (ni) вих):

(I.102)

(I.103)

Приймемо, що Р2> Р1. У цьому випадку, якщо Δn> 0 (реакція йде зі збільшенням числа молей газоподібних речовин), то ΔG> 0; рівновагу зміщується вліво. Якщо реакція йде зі зменшенням числа молей газоподібних речовин (Δn <0), то ΔG <0; рівновагу зміщується вправо. Інакше кажучи, збільшення загального тиску зміщує рівновагу в сторону процесу, що йде зі зменшенням числа молей газоподібних речовин. Зменшення загального тиску газів в суміші (Р2 <Р1) буде зміщати рівновагу в бік реакції, що йде зі збільшенням числа молей газоподібних речовин.

Необхідно зазначити, що зміна концентрації або тиску, зміщуючи рівновагу, не змінює величину константи рівноваги, яка залежить тільки від природи реагуючих речовин і температури.

2. Вплив температури на положення рівноваги

Підвищення або зниження температури означає придбання або втрату системою енергії і, отже, має змінювати величину константи рівноваги.

Запишемо рівняння (I.99) в наступному вигляді:

(I.104)

(I.105)

Продифференцировав вираз (I.105) по температурі, отримуємо для залежності константи рівноваги від температури рівняння (I.106) - ізобари Вант-Гоффа:

(I.06)

Міркуючи аналогічним чином, для процесу, що проходить в ізохорний умовах, можна отримати ізохора Вант-Гоффа:

(I.107)

Изобар і ізохора Вант-Гоффа пов'язують зміну константи хімічної рівноваги з тепловим ефектом реакції в Ізобаричний і ізохорний умовах відповідно. Очевидно, що чим більше по абсолютній величині теплової ефект хімічної реакції, тим сильніше впливає температура на величину константи рівноваги. Якщо реакція не супроводжується тепловим ефектом, то константа рівноваги не залежить від температури.

Екзотермічні реакції: ΔH ° <0 (ΔU ° <0). У цьому випадку, згідно (I.106, I.107), температурний коефіцієнт логарифма константи рівноваги від'ємний. Підвищення температури зменшує величину константи рівноваги, тобто зміщує рівновагу вліво.

Ендотермічні реакції: ΔH °> 0 (ΔU °> 0). У цьому випадку температурний коефіцієнт логарифма константи рівноваги позитивний; підвищення температури збільшує величину константи рівноваги (зміщує рівновагу вправо).

Графіки залежностей константи рівноваги від температури для екзотермічних і ендотермічних реакцій наведено на рис.

Рис. Залежність константи рівноваги від температури

Питання 3

Які хімічні рівняння називаються «термохімічними»? Яку інформацію несе знак теплового ефекту хімічної реакції?

Питання 4

Охарактеризувати різні способи вираження концентрації розчинів (як мінімум п'ять способів).

Концентрація - величина, що характеризує відносний вміст даного компонента в багатокомпонентної системі.

Кількісний склад розчину найчастіше виражається за допомогою поняття «концентрації», під яким розуміється вміст розчиненого речовини (у певних одиницях) в одиниці маси або об'єму.

Домовилися розчинена речовина позначати через X, а розчинник - через S.

Найчастіше для вираження складу розчину використовують масову частку, молярну концентрацію (молярність), мольну частку, нормальну концентрацію

Масова частка - це відношення маси розчиненої речовини до загальної маси розчину. Для бінарного розчину:

(1)

де ω (Х) - масова частка розчиненої речовини X; m (Х) маса розчиненої речовини X, г; m (S) - маса розчинника S, г; m = [m (Х) + m (S)] - маса розчину , м.

Масову частку виражають у частках одиниці або у відсотках (наприклад: ω = 0,01 або ω = 1%).

Молярна концентрація (молярність) показує число молей розчиненої речовини, що міститься в 1 літрі розчину:

С (Х) = v (Х) / V, (2)

де С (Х) - молярна концентрація розчиненої речовини X, моль / л; v (Х) - кількість розчиненої речовини X, моль; V - об'єм розчину, л.

Як випливає з (2), молярна концентрація виражається у моль / л. Ця розмірність іноді позначається М, наприклад: 2МNаОН.

Мольна частка розчиненої речовини - безрозмірна величина, рівна відношенню кількості розчиненої речовини до загальної кількості речовин у розчині:

(3)

де N (Х) - мольна частка розчиненої речовини X; v (Х) - кількість розчиненої речовини X, моль; v (S) - кількість речовини розчинника S, міль.

Неважко уявити, що сума мольних часток розчиненої речовини і розчинника дорівнює 1:

N (X) + N (S) = 1. (4)

При вирішенні багатьох задач корисно переходити від молярної концентрації до масовій частці, мольної частці і т.д. Наприклад, молярна і відсоткова концентрації взаємопов'язані так:

C (X) = 10 ∙ ω (X) ∙ ρ / M (X), (5)

ω (X) = C (X) ∙ M (X) / (10 ∙ ρ) (6)

де ω (Х) - масова частка розчиненої речовини, виражена в%; М (Х) - молярна маса розчиненої речовини, г / моль; р = m / (1000 V) - густина розчину, г / мл.

Нормальність розчину позначає число грам-еквівалентів даної речовини в одному літрі розчину або число міліграм-еквівалентів в одному мілілітрі розчину.

Г - еквівалентом речовини називається кількість грамів речовини, чисельно рівне його еквіваленту. Для складних речовин - це кількість речовини, відповідне прямо або побічно при хімічних перетвореннях 1 граму водню або 8 грам кисню.

Еоснованія = Моснованія / число заміщаються у реакції гідроксильних груп

Екіслоти = Мкіслоти / число заміщаються у реакції атомів водню

Есолі = Мсолі / твір числа катіонів на його заряд

Моляльность розчину mi-кількість i-го компонента (в молях) в 1000 г розчинника

Питання 5

Що таке фермент? Привести приклади використання.

«Ферменти (від латинського слова fermentum - закваска) - білки, які мають каталітичну активність і характеризуються дуже високою специфічністю й ефективністю дії. Всі процеси в живому організмі-дихання, травлення, м'язове скорочення, фотосинтез та інші - здійснюються за допомогою ферментів.

Ферменти знаходяться у всіх живих клітинах і складають більшу частину всіх їх білків. Вони у багато мільйонів разів прискорюють самі різноманітні хімічні перетворення, з яких складається обмін речовин.

Під дією різних ферментів складові компоненти їжі: білки, жири і вуглеводи - розщеплюються до більш простих сполук, з яких потім в організмі синтезуються нові макромолекули, властиві даному типу. »

Області застосування ферментів

Кормові добавки (збільшення поживної цінності кормів, гідроліз некрахмальние полісахаридів і білків кормів)

«Європейська дієта» (пшениця ячмінь): ксіланази, бета-глюканази, маннанази, ферулоіл / кумароіл-естерази, альфа-L-арабінофуранозідази

«Американська дієта» (соя кукурудза): пектиназу, арабінази, галактанази, маннанази, альфа-галактозидази, протеази, фітази

Харчова промисловість (гідроліз некрахмальние полісахаридів, зменшення в'язкості розчинів, збільшення виходу цільового продукту)

Виробництво пива: бета-глюканази, целюлази, протеази

Виробництво спирту: бета-глюканази, целюлази, амілази

Виробництво білкових гідролізатів: протеази, кератіназ

Текстильна промисловість (зміна властивостей поверхні текстильних виробів)

Джинсові вироби (видалення індиго): целюлази

Біополіровка, видалення ворсу, запобігання пиллинга: целюлази

Біоскорінг (біоотварка) бавовни: пектиназу, целюлази, протеази, кутінази, естерази

Облагороджування вовни: протеази

Целюлозно-паперова промисловість (біоотбеліваніе пульпи, видалення тонерів і чорнила при вторинній переробці паперу / макулатури):

  • ксіланази

  • маннанази

  • целюлази

Виробництво миючих засобів (руйнування забруднень, надання свіжості тканин, запобігання пиллинга):

  • лужні протеази

  • лужні ліпази

  • лужні амілази

  • лужні целюлази

  • лужні пектиназу

Питання 6

Що таке «іонний добуток води», «водневий показник середовища»? Чому дорівнює водневий показник нейтрального середовища?

КH 2 O = 1.10-4

Дана константа для води називається іонним добутком води, яка залежить тільки від температури.

При дисоціації води на кожен іон Н + утворюється один іон ОН-, отже, у чистій воді концентрації цих іонів однакові: [Н +] = [ОН-]. Використовуючи значення іонного добутку води, знаходимо:

[H +] = [ОН-] = моль / л

Такі концентрації іонів Н + і ОН-в чистій воді. Розглянемо, як зміниться концентрація при додаванні інших речовин, наприклад, соляної кислоти, яка дисоціює у воді на іони Н + і Сl-. Концентрація іонів Н + в розчині стане збільшуватися, але іонний добуток води від концентрації не залежить - в такому разі зменшується концентрація [ОН-].

Навпаки, якщо до води додати луг, то концентрація [ОН-] збільшиться, а [Н +] зменшиться. Концентрації [Н +] і [ОН-] взаємопов'язані: чим більше одна величина, тим менше інша, і навпаки.

Кислотність розчинів звичайно виражають через концентрацію іонів Н +. У кислих розчинах [Н +]> 10-7 моль / л, в нейтральних [Н +] = 10-7 моль / л, в лужних [Н +] <10-7 моль / л.

Щоб не писати числа з показником ступеня, кислотність розчину часто висловлюють через негативний логарифм концентрації іонів водню, називаючи цю величину водневим ательє і позначаючи її рН:

pН =-lg [Н +]

Величина рН вперше була введена датським хіміком С. Серенсоном. Буква «р» - початкова від датського слова potenz (ступінь), «Н» - символ водню.

У кислих розчинах рН <7, в нейтральних рН = 7, в лужних pH> 7

Питання 7

Що собою являє ряд напруг металів? За яким принципом збудований цей ряд?

Відновлювальна активність металів (властивість віддавати електрони) зменшується, а окислювальна здатність їх катіонів (властивість приєднувати електрони) збільшується в зазначеному ряду зліва направо.

Li

Cs

K

Ba

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Co

Ni

Sn

Pb

H 2

Cu

Ag

Hg

Pt

Au

-3,04

-3,01

-2,92

-2,90

-2,87

-2,71

-2,36

-1,66

-0,76

-0,44

-0,28

-0,25

-0,14

-0,13

0

+0,34

+0,80

+0,85

+1,28

+1,5

Li +

Cs +

K +

Ba 2 +

Ca 2 +

Na +

Mg 2 +

Al 3 +

Zn 2 +

Fe 2 +

Co 2 +

Ni 2 +

Sn 2 +

Pb 2 +

2 H

Cu 2 +

Ag +

Hg 2 +

Pt 2 +

Au 3 +

Питання 8

При емульсивному способі хімічної очистки емульгатор розбавляється водою, і отримана емульсія використовується для чищення особливо забруднених тканин. Розрахувати масову концентрацію компонентів емульгатора у водному розчині, якщо 2,5 г емульгатора АМ-31 складу (авіроль - 30%, моноалкіламід - 10%, тетрахлоретилен - 60%) додано до 1 л води.

Маса авіролья дорівнює:

2,5 г * 0,3 = 0,75 г

Маса моноалкіламіда дорівнює:

2,5 г * 0,1 = 0,25 г

Маса тетрахлоретилену дорівнює:

2,5 г * 0,6 = 1,5 г

Маса розчину дорівнює:

0,75 +0,25 +1,5 +1000 = 1002,5 г

Масова концентрація авіролья дорівнює:

0,75 / 1002,5 * 100 = 0,075%

Масова концентрація моноалкіламіда дорівнює:

0,25 / 1002,5 * 100 = 0,025%

Масова концентрація тетрахлоретилену дорівнює:

1,5 / 1002,5 * 100 = 0,15%

Питання 9

При якій концентрації розчину ступінь дисоціації азотистої кислоти HNO 2 буде дорівнює 0,2? Константа дисоціації азотистої кислоти 4 * 10 -4.

Між константою дисоціації К і ступенем дисоціації a існує наступна залежність (закон розведення Оствальда): a = Ö К V, або a = Ö К / С, де V - розведення розчину (V = 1 / C); С - концентрація електроліту (моль / л).

З цієї залежності випливає, що ступінь дисоціації збільшується при зменшенні концентрації (тобто при розведенні розчину), а також при збільшенні К (тобто у більш сильних електролітів).

Із закону розбавлення можуть бути отримані формули, що зв'язують константу дисоціації слабкого електроліту, ступінь дисоціації і концентрацію іона (Сіону). Дійсно, так як

К = (СКt CAn) / C і CKt = CAn, то Сіону = Ö К / С.

Неважко бачити, що також Сіону = a С і Сіону = К / С.

За законом Оствальда:

a = Ö К / С = Ö (4 х 10 -4) / 0,2 = 4,5 х 10 -2, або 4,5%.

Питання 10

На деяких дорогих автомобілях престижних марок кузов з метою захисту від корозії покритий шаром олова. Чи буде відбуватися корозія заліза при порушенні такого покриття (наприклад, в результаті появи подряпини)? Відобразити схему виникає при цьому гальванічного елемента. Середовище кисле. Розрахувати його ЕРС для стандартних умов.

Е (Fe) = -0.44 B

Е (Sn) = -0.14 B

При наявності дефектів на білої жерсті процес корозії суттєво іншою, ніж оцинкованого заліза. Оскільки олово електропозитивні заліза, то розчинення піддається залізо, а катодом стає олово (рис. 3). В результаті при корозії шар олова зберігається, а під ним активно кородує залізо.

Е = -0,14 - (-0,44) = 0,3 В

Список літератури

  1. Цитович І.К. Курс аналітичної хімії. - М.: Вища школа, 1968. - 474 с.

  2. Пилипенко А.Т., П'ятницький І.В. Аналітична хімія. - М.: Хімія, 2002. - С. 480.

  3. Барсуковва З. А. Аналітична хімія. - М.: Вища школа, 2003. - 320

  4. Хімія / Під. ред. В. Шретера. - М.: Хімія, 1989. - С.62-63.

  5. Пасинський А.Г. Колоїдна хімія. - М.: Вища школа, 1968. - 231с.

  6. Воронін Г.Ф. Основи термодинаміки. М.: Изд-во Моск. ун-ту, 1987.

  7. Герасимов Я.І. Курс фізичної хімії. Т.1, 2. М.: Хімія, 1969.

  8. Горшков В.І., Кузнєцов І.А. Основи фізичної хімії. М.: Изд-во Моск. ун-ту, 2003.

  9. Полторак О.М. Термодинаміка у фізичній хімії. М.: Вища школа, 1991.

  10. Семіохін І.А. Фізична хімія для геологів. Вид-во Моск. ун-ту, 1991

  11. Девіс С, Джеймс А. Електрохімічний словник. М.: Мир, 1979.

  12. Кузнєцова О.М., В. М. Байрамов, Н. В. Федорович, В. Ф. Шевельков. Фізична хімія в питаннях і відповідях. М.: Изд-во Моск. ун-ту, 1981

  13. Кузнєцова О.М., Агеєв Є.П. Термодинаміка в запитаннях і відповідях. Хім. фак-т МГУ ім. М. В. Ломоносова. 1997

  14. Термодинаміка. Основні поняття. Термінологія. Літерні позначення величин. М.: Наука, 1984.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Контрольна робота
56кб. | скачати


Схожі роботи:
Ланцюгові нерозгалужені реакції Потрійні зіткнення і трімолекулярние реакції
Реакції спиртів Кислотно основні властивості спиртів Реакції за участю нуклеофільного центру
Реакції спиртів Кислотно-основні властивості спиртів Реакції з участю нуклеофільного центру
Реакції амінів
Термохімічні реакції
Ядерні реакції
Реакції полімеризації
Реакції фенолів
Реакції ацилювання
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru