Государственная академия ветеринарной медицины в. М. Холод, И. Ю. Постраш задания для самостоятельной работы


« Кинетика химических реакций. Химическое равновесие»

Loading...


Pdf көрінісі
бет2/9
Дата30.03.2020
өлшемі1.35 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

« Кинетика химических реакций. Химическое равновесие» 

Основные вопросы темы: 

1.  Понятие «скорость химических реакций». 

2.  Влияние природы реагирующих веществ на скорость реакций. 

3.  Влияние  концентрации  реагирующих  веществ  на  скорость  реакции.  Закон 

действующих масс. Константа скорости реакции. Порядок реакции. 

4.  Влияние  температуры  на  скорость  реакции.  Правило  Вант-Гоффа,  темпера-

турный коэффициент. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. 

5.  Катализаторы. Влияние катализатора на скорость реакции. Катализ гомоген-

ный и гетерогенный. Ферменты. 

6.  Химическое равновесие. Константа равновесия. Связь константы равновесия 

со свободной энергией Гиббса. 

7.  Смещение  химического  равновесия.  Принцип  Ле-Шателье.  Влияние  давле-

ния, концентрации, температуры на состояние равновесия. 

 

Примеры решения задач: 

Пример 1:   Как изменится скорость реакции   2 СО

(г)


 + О

2 (г)


 = 2 СО

2 (г)


  при уве-

личении концентрации реагирующих веществ в 2 раза? 

Решение:     Скорость реакции (v

1

) при начальных концентрациях равна:   



v

 1

 = k[СО]



2

 ∙ [О


2

При новых концентрациях СО и О



2

 скорость реакции (v

2

) будет 


равна:   v

2 

= k[2 СО]

2

 ∙ 2 [О



2

] = 8 k ∙ [СО]

∙ [О


2

] = 8 v


1

 

Скорость реакции увеличится в 8 раз. 



 

11 


Пример 2:  Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении темпе-

ратуры на 30

о

С, если температурный коэффициент скорости реак-



ции равен 2? 

Решение:     По уравнениию Вант-Гоффа:   v

t

2

=  v



t

1

 ∙ 



10

t

t



1

2

      



v

t

2



= v

t

1  



∙  

10

30



2  = v

t

1



∙ 2

3

 = 8 ∙ v



t

1 . 


Скорость реакции возрастает в 8 раз. 

Пример 3:    Начальные концентрации веществ в системе: 

СО

(г)


 + Н

2

О



(г)

 

 СО



2(г)

 + Н


2(г)

 

были равны (моль/л): С



0

 (СО) = 0,5;   С

0

 (Н


2

О) = 0,6;  С

0

 (СО


2

) = 0,4;  

С

0

 (Н



2

) = 0,2. Чему равны концентрации всех участвующих в реак-

ции веществ после того, как прореагирует 30% водяных паров? 

Решение:    1. Рассчитаем, какое количество воды прореагировало: 

n(H

2

O) = 0,6 ∙ 0,3 = 0,18 (моль) 



2. Концентрация воды после реакции: 

C

1



(H

2

O) = 0,6 – 0,18 = 0,42 (моль/л) 



3.  Согласно  уравнению,  1  моль  СО  реагирует  с  1  моль  Н

2

О,  при 



этом образуется 1 моль СО

2

 и 1 моль Н



2

. Значит, концентрация СО 

уменьшится на 0,18 моль и станет равна: 

C

1



(CO) = 0,5 – 0,18 = 0,32 (моль/л) 

C

1



(CO

2

) = 0,4 + 0,18 = 0,58 (моль/л). 



C

1

(H



2

) = 0,2 + 0,18 = 0,38 (моль/л). 

Пример 4:    Рассчитайте константу равновесия реакции: 

СО + Н


2

О 

 СО



2

 + Н


2

если концентрации всех участвующих веществ в реакции в момент 



равновесия равны (моль/л): C(H

2

O) = 0,42; C(CO



2

) = 0,58; 

C(СО) =  0,32;   C(H

2

)



  

= 0,38. 


Решение:     К

C

 = 



1,64

0,42


0,32

0,38


0,58

О)

С(Н



С(СО)

)

С(Н



)

С(СО


2

2

2



 

Пример  5

*

:    Во  сколько  раз  увеличится  скорость  реакции,  протекающей  при 



298 К, если энергию активации (Е

А

) уменьшить на 4 кДж/моль? 



Решение:    ln

RT

Е



k

k

А



1

2

   (уравнение Аррениуса), где k



1

 и k


2

 – константы ско-

рости реакции для Е

А1

 и Е



А2

 соответственно, ∆Е = Е

А2

 – Е


А1

ln



61

,

1



298

31

,



8

10

4



k

k

3



1

2

 



1

2

k



k

 = 5,03, т.е. скорость реакции увеличится в 5 раз. 



 

12 


Выполните задание: 

1.  Вычислите  среднюю  скорость  реакции,  если  начальная  концентрация  ис-

ходного вещества была равна 10 моль/л, а через 4 минуты стала 2 моль/л. 

2.  Как изменится скорость прямой реакции 2 СО

(г)

 + О


2(г)          

  2 СО


2(г)

 при уве-

личении концентрации СО в 3 раза? 

3.  Напишите выражение зависимости скорости прямой реакции от концентра-

ции реагирующих веществ: 

а) Н


2 (г)

 + I


2 (г)

 

→ 2 НI



 (г)

;               в) 2 SО

2 (г)

 + О


2 (г) 

 

 2 SО



3 (г)

б) S 



(т)

 + О


2 (г)

 → SО


2 (г)

;                

Укажите порядок каждой реакции. 

4.  Как  изменится  скорость  реакции,  если  температура  повысится  с  30

о

С  до 


60

о

С, а температурный коэффициент реакции равен 3? 



5.  Обратима  ли  практически  реакция  гидролиза  дипептида  глицил-глицина 

при 310 К, если ∆G

р-ции

= -15 кДж/моль? 



6.  Во  сколько  раз  уменьшится  скорость  окисления  глюкозы  при  гипотермии, 

если температура падает с 38

о

С до 28


о

С, а температурный коэффициент ре-

акции равен 2? 

7.  Реакция  идет  согласно  уравнению:  Н

2 (г)

  +  Сl


2 (г)

  →  2  HCl

  (г)

.  Концентрация 



исходных веществ до начала реакции:  [Н

2

] = 0,06 моль/л; [Cl



2

] = 0,08 моль/л. 

Как  изменится  скорость  реакции,  по  сравнению  с  первоначальной,  когда 

прореагирует половина водорода? 

8.  При состоянии равновесия в системе N

2

 + 3 H



2         

  2 NH


3

 концентрации уча-

ствующих веществ равны (моль/л):  С

N

2



= 3;   С

Н

2



= 9;   С

3



= 4. 

Определите:  а)  исходные  концентрации  водорода  и  азота;  б)  в  каком  на-

правлении сместится равновесие, если увеличить в системе давление? 

9.  Укажите, какими изменениями концентраций реагирующих веществ можно 

сместить вправо равновесие реакции: СО

2 (г)


 + С

 (т)


     2 СО 

 (г)


. В каком на-

правлении сместится равновесие при увеличении давления? 

10. В печени протекает ферментативный обратимый процесс:  

глюкозо-1-фосфат        глюкозо-6-фосфат.  

При 37

о

С равновесная концентрация глюкозо-1-фосфата равна 0,001 моль/л, 



глюкозо-6-фосфата – 0,019 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реак-

ции. 


11. Определите, как изменится скорость прямой реакции   2 SO

2

 + О



2

        2 SО

3



если давление в системе увеличить в 4 раза. 



12.

Энергия активации реакции кислотного гидролиза сахарозы при 37



о

С равна 


102 кДж/моль, а при действии фермента сахарозы энергия активации сни-

жается до 35 кДж/моль. Во сколько раз быстрее протекает реакция гидро-

лиза сахарозы в присутствии фермента? 

 

 



 

13 


Тема 4:

 «Растворы. Получение растворов. Способы выражения  

состава растворов» 

 

Основные вопросы темы: 

1.  Истинные растворы. Понятие растворитель, растворенное вещество. Сольва-

ты, гидраты, идеальный раствор. 

2.  Растворы  разбавленные,  концентрированные,  насыщенные,  ненасыщенные, 

пересыщенные. 

3.  Способы выражения состава растворов: 

 массовая доля, объемная доля, мольная доля

 молярная концентрация

 моляльная концентрация; 

 молярная концентрация эквивалента (эквивалентная, или нормальная 

концентрация); 

 титр растворов. 

4.  Приготовление  растворов  разных  концентраций.  Правило  смешения  (пра-

вило «креста»). 

5.  Растворимость  веществ.  Растворимость  газов  в  жидкости.  Закон  Генри.  За-

кон Сеченова. Растворимость газов в крови и тканевых жидкостях. 

6.  Энергетика растворения. 

7.  Роль водных растворов в биологических системах. 



 

Примеры решения задач: 

Пример 1:   Рассчитайте массовую долю вещества в растворе, если 15,0 г веще-

ства растворено в 60 г воды. 

Решение:      Массовая доля вещества в растворе рассчитывается по формуле: 

ω = 

%)

20



(

2

,



0

60

15



15

m

m



ра

р

ва



в

  

Пример  2:    Сколько  необходимо  граммов  кристаллогидрата  карбоната  натрия 



Na

2

CO



3

 ∙ 10 H


2

O, чтобы приготовить 300 г 2 %-го раствора (в рас-

чете на безводную соль)? Как приготовить такой раствор? 

Решение:     1) Сколько необходимо граммов безводной соли для приготовления 

300 г 2 %-го раствора: 

100 г р-ра  —  2 г 

300  « « «   —  х                             х = 6 г 

2)  Сколько  необходимо  взять  граммов  кристаллогидрата,  чтобы 

безводной соли в нем содержалось 6 г: 

)

O



H

10

CO



Na

(

2



3

2

М



 23 ∙ 2 +12 + 48 + 10 ∙ 18 = 106 +180 = 286 г/моль 

)

CO



Na

(

3



2

М

 106 г/моль 



в 286 г  —  106 г 

       х г  —  6 г                                        х = 16,1 г 

 

 


 

14 


3) Сколько необходимо растворителя для приготовления раствора:                            

300 – 16,1 = 283,9 г (283,9 мл) 

4)  Приготовление  раствора:  отвесить  16,1  г  соли,  перенести  в  хи-

мическую  посуду  (стакан,  колбу)  и  добавить  284  мл  дистиллиро-

ванной воды. Перемешать до растворения навески. 

Пример 3:    Как приготовить 200 мл 0,2 М раствора гидроксида натрия? 

Решение:    1) Рассчитаем навеску NaOH, необходимого для приготовления рас-

твора: 


m

в-ва


 = С

М

 ∙ V



р-ра

 ∙ М


NaOH

 = 0,2 ∙ 0,2 ∙ 40 = 0,16 г 

Приготовление  раствора:  отвесить  0,16  г  NaOH,  перенести  в  мер-

ную колбу на 200 мл, добавить немного воды, растворить навеску и 

долить дистиллированную воду до метки на колбе. 

Пример 4:   Как приготовить 250 мл 0,1 н раствора фосфорной кислоты? 

Решение:   1) Рассчитаем навеску H

3

PO



4

, необходимую для приготовления рас-

твора: 

   m


в-ва

 = С


Н

 ∙ М


Э

 ∙ V


р-ра

(л) ;              М

Э



3



РО

4

) = 



3

г

98



 = 32,6 г/моль 

  m(H


3

PO

4



) = 0,1 ∙ 0,25 ∙ 32,6 = 0,81 г 

2)  Приготовление  раствора  аналогично  приготовлению  раствора 

молярной концентрации (см. пример 3). 

Пример 5:  Рассчитайте, какой необходимо взять объем 90% серной кислоты с 

плотностью 1,82 г/см

3

, чтобы приготовить 500 мл 0,2 н раствора. 



Решение:    1) Сколько серной кислоты содержится в 500 мл 0,2 н раствора? 

m(H


2

SO

4



) = С

Н

 ∙ М



Э

 ∙ V = 0,2 ∙ 0,5 ∙ 49 = 4,9 г 

или:         1000 мл р-ра  —  0,2 ∙ 49 г 

                  500 мл « «    —        х 

49

М

)



Н

(



Э

4

2



 г/моль                     х = 4,9 г 

2)  Сколько  граммов  90%  раствора  необходимо  взять,  чтобы  в  нем 

содержалось 4,9 г кислоты? 

ω = 


ра

р

ва



в

m

m



m

р-ра



 = 

9

,



0

9

,



4

m

ва



в

 = 5,4 г 

или:      1000 г р-ра  —  90 г 

                 х       « «    — 4,9 г                          х = 5,4 г 90 % раствора 

3) Какой необходимо взять объем 90% раствора? 

m

V



, где: 

   m – масса раствора; V – объем раствора; ρ – плотность. 

мл

3

мл



/

г

82



,

1

г



4

,

5



V

 

 



 

15 


Выполните задание: 

1.  Для смазывания десен приготовлен раствор из 5 мл 30%-го раствора Н

2

О

2



 и 

15 мл дистиллированной воды. Рассчитайте массовую долю Н

2

О

2



 в получен-

ном растворе (плотность раствора принять равной 1 г/мл). 

2.  К 0,5 л 98%-го раствора серной кислоты (ρ = 1,83 г/см

3

) прибавлено 3 л во-



ды. Какова массовая доля серной кислоты в полученном растворе?  

3.  Сколько  мл  94%-го  раствора  серной  кислоты  (ρ  =  1,84  г/см

3

) требуется для 



приготовления 1 л 20%-го раствора (ρ = 1,14 г/см

3

)? 



4.  Сколько мл 34%-ной серной кислоты (ρ = 1,84 г/см

3

) необходимо для приго-



товления 500 мл 0,5 М раствора? 

5.  Сколько  граммов  натрия  сульфата  необходимо  для  приготовления  250  мл 

0,1 н раствора? Как приготовить такой раствор? 

6.  Найти  массовую  долю  азотной  кислоты  в  растворе,  в  1  л  которого  (ρ  = 

1,1 г/см

3

) содержится 200 г азотной кислоты. 



7.  Хлорид  цинка  используется  в  качестве  вяжущего  и  асептического  средства. 

Определите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, 

массовую долю и титр раствора, содержащего 5 г ZnCl

2

 в 100 г раствора (ρ = 



1 г/мл). 

8.  Определите  молярную  концентрацию  раствора,  содержащего  в  500  мл  рас-

твора 14 г гидроксида калия. 

9.  В  каком  массовом  и  объемном  соотношении  надо  смешать  40%-ный 

(ρ = 1,3 г/см

3

) и 10%-ный (ρ = 1,1 г/см



3

) растворы, чтобы получить 30%-ный 

раствор? 

10. Чему равен титр раствора, содержащего в 100 мл 2 г растворенного вещест-

ва? 

11. Рассчитайте  молярную,  моляльную  и  эквивалентную  концентрации  75% 



раствора  серной  кислоты  (ρ  =  1,65  г/см

3

)  и  мольные  доли  компонентов  в 



этом растворе.  

12. 1  л  10%-го раствора  КОН  (ρ  =  1,09  г/см

3

) смешали с 0,5 л 10%-го раствора 



HCl (ρ = 1,05 г/см

3

). Рассчитайте массовые доли (в %) веществ, содержащих-



ся в полученном растворе. 

13.


*

Сколько мл 10%-го раствора серной кислоты (ρ = 1,066 г/см

3

) необходимо 



прибавить к 2 л 92%-го раствора этой же кислоты (ρ = 1,824 г/см

3

), чтобы 



получить 75%-ный раствор?  

14.


*

 Какой объем 0,25 н H

2

SO

4



 можно нейтрализовать прибавлением 0,6 л 0,15 н 

Са(ОН)


2

15.



*

  Смешаны  0,8  л  1,5  н  NaOH  и  0,4  л  0,6  н  NaOH. Какова  молярная  концен-

трация эквивалента полученного раствора? 

 

 



 

16 


Тема 5: 

«Растворы неэлектролитов.  

Коллигативные свойства растворов» 

 

Основные вопросы темы: 

1.  Понятие о неэлектролитах. 

2.  Свойства разбавленных растворов неэлектролитов, законы Рауля: 

а) понижение давления пара над раствором

б) повышение температуры кипения раствора, эбулиоскопическая константа;  

в) понижение температуры замерзания раствора, криоскопическая константа; 

г) осмос, осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. 

3.  Определение  молекулярной  массы  растворенного  вещества  по  коллигатив-

ным свойствам раствора. 

4.  Роль осмотического давления в биологических системах. Онкотическое давле-

ние. 


 

Примеры решения задач: 

Пример 1:  Рассчитайте температуру замерзания раствора, содержащего в 125 г 

воды 27 г глюкозы С

6

Н



12

О

6



Решение:   Понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чис-

тым растворителем можно найти по формуле:     

Δt

зам.



= К ∙ С

m

         



где: С

m

 – моляльная концентрация. 



C



)

кг

(



m

М

m



ля

р

ва



в

;       С

m

 = 


125

,

0



180

г

27



 ;         С

m

 = 1,2 моль/кг             



М(С

6

Н



12

О

6



) = 180 г/моль 

 Δt


зам.

= 1,86 ∙ 1,2 = 2,23

о

С

 



Следовательно, раствор замерзнет при температуре -2,23

о

С. 



Пример 2:  При растворении 26,0 г неэлектролита в 400 г воды температура ки-

пения  повысилась  на  0,45

о

С.  Определите  молярную  массу  раство-



ренного вещества. 

Решение:     Из формулы Δt

кип..

= Е ∙ С


m

 выразим молярную массу:  

Δt

кип..


)

кг



(

m

М



m

Е

ля



р

ва

в



М = 


)

кг

(



m

t

m



Е

ля

р



.

кип


ва

в



М = 

4

,



0

45

,



0

26

52



,

0

75 г/моль 



Пример  3:    Вычислите  осмотическое  давление  0,5  М  раствора  глюкозы  при 

стандартной температуре. 

Решение:     Осмотическое давление находим по формуле: 

Р

осм.



= С

М

 ∙ R ∙ T, где: 



 

17 


С

М

 – молярная концентрация; R = 8,31 Дж/моль∙К (универсальная га-



зовая постоянная); Т = 273 + 25 

о

С = 298 К; Р



осм.

=  0,5  ∙  8,31  ∙  298  = 

1238,2 кПа 

 

Выполните задание: 

1.  Рассчитайте, при какой температуре замерзнет раствор, содержащий в 100 г 

воды 9 г глюкозы. 

2.  В радиатор автомобиля налили 9 л воды и прибавили 2 л метилового спирта 

(ρ = 0,8 г/см

3

). При какой наинизшей температуре можно после этого остав-



лять автомобиль на открытом воздухе, не опасаясь, что  вода в радиаторе за-

мерзнет? 

3.  Рассчитайте  осмотическое  давление  при  310  К  20%-ного  водного  раствора 

глюкозы (ρ = 1,08 г/мл), применяемого для внутривенного введения. Каким 

будет  этот  раствор  (гипо-,  гипер-,  изотоническим)  по  отношению  к  крови, 

если учесть, что  Р

осм.

  крови составляет 740-780 кПа? 



4.  Что  произойдет  с  эритроцитами  при  310  К  в  2%-ном  растворе  глюкозы 

(ρ = 1,006 г/мл)? 

5.  Осмотическое давление крови 760 кПа. Какова молярная концентрация глю-

козы в растворе, изотоничном крови при 37

о

С? 


6.  Добавление 1,5 г углевода, извлеченного из овсяных отрубей, к 5 г воды по-

нижает  ее  температуру  замерзания  до  -3,72

  о

С.  Чему  равна  молярная  масса 



этого углевода? 

7.  Определите, сколько  атомов входит в молекулу  серы, если  температура  ки-

пения  раствора,  содержащего  4,4  г  серы  в  50  г    бензола  на  0,891

о

С  выше 



температуры кипения чистого бензола (Е

6

6



Н

С

= 2,6



 о

С). 


8.  Определите знак и значение энтальпии растворения соли NH

4

NO



3

, если при 

растворении  6,4  г  этой  соли  при  стандартных  условиях  поглотилось 

6,22 кДж теплоты. Растворителя добавлено столько, что дальнейшее прибав-

ление его не вызывает тепловых эффектов.  

9.  Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если 28,5 г этого вещества, рас-

творенного в 785 г воды, вызывают понижение давления пара воды над рас-

твором на 52,37 Па при 25

о

С. Давление пара над чистым растворителем равно 



7355,9 Па. 

10.


*

Раствор, содержащий в 300 г растворителя 8,1 г кристаллического органи-

ческого вещества, имеет температуру кипения на 0,078

 о

С выше, чем чистый 



растворитель. Прибавление 2 моль растворенного вещества на 200 г раство-

рителя поднимает температуру кипения этого раствора на 5,2

о

С. Определите 



молярную массу  вещества. 

11.


*

Водный  раствор,  содержащий  нелетучее  растворенное  вещество  (неэлек-

тролит)  замерзает  при  -3,5

о

С.  Определите  температуру  кипения раствора  и 



давление пара над раствором при 25

о

С. Давление пара над чистой водой при 



25

о

С равно 167,2 Па. 



 

18 


Тема 6: 


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Loading...


©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін ызмет
Жалпы ережелер
ызмет стандарты
дістемелік кешені
бекіту туралы
туралы хабарландыру
біліктілік талаптары
кіміні аппараты
Конкурс туралы
жалпы біліктілік
ойылатын жалпы
мемлекеттік кімшілік
жалпы конкурс
білім беретін
Барлы конкурс
республикасы білім
ызмет регламенті
бойынша жиынты
ткізу туралы
конкурс атысушыларына
біліктілік талаптар
атысушыларына арнал
Республикасы кіметіні
идаларын бекіту
облысы кімдігіні
мемлекеттік ызмет
рсетілетін ызметтер
стандарттарын бекіту
Конкурс ткізу
дебиеті маманды
мемлекеттік мекемесі
Мектепке дейінгі
дістемелік сыныстар
дістемелік материалдар
ауданы кіміні
конкурс туралы
жалпы білім
рметті студент
облысы бойынша
мектепке дейінгі
мыссыз азаматтар
Мемлекеттік кірістер
білім беруді
дарламасыны титулды
Конкурс жариялайды
дістемелік кешен
мелетке толма
ызметтер стандарттарын
разрядты спортшы
аласы кіміні
директоры бдиев

Loading...