Состојба на хемиска рамнотежа постои под строго дефинирани услови: концентрација, температура, притисок. Кога еден од овие услови се менува, рамнотежата се нарушува поради нееднакви промени во стапките на напредните и обратните реакции. Преминот од една во друга рамнотежна состојба се нарекува поместување или поместување на положбата на рамнотежа.Ако брзината на напредната реакција стане поголема од брзината на обратната реакција, рамнотежата се поместува надесно. Ако брзината на напредната реакција стане помала од брзината на обратната реакција, тогаш рамнотежата се поместува налево. Со текот на времето, во системот се воспоставува нова хемиска рамнотежа, која се карактеризира со нова еднаквост на стапките на напредни и обратни реакции и нови рамнотежни концентрации на сите супстанции во системот.
Се одредува правецот на поместувањето на рамнотежата Принципот на Ле Шателје: Ако се изврши надворешно влијание врз систем кој е во рамнотежа, тогаш рамнотежата се поместува во насока на реакцијата што го ослабува ова влијание.
Во однос на трите главни типови на надворешно влијание - промените во концентрацијата, притисокот и температурата - принципот на Ле Шателје се толкува на следниов начин.
1. Кога се зголемува концентрацијата на една од почетните (реагирачки) супстанции, рамнотежата се менуваво насока на реакцијата во која се троши оваа супстанца; тие. кон производите на реакцијата; кога концентрацијата на една од супстанците кои реагираат се намалува, рамнотежата се поместува кон формирање на оваа супстанца, т.е. кон почетните материјали . Како што се зголемува концентрацијата на реакционите продукти, рамнотежата се поместува кон почетните супстанции.
2. Кога температурата се менува, стапките и на напредните и на обратните реакции се менуваат, но во различни степени. Затоа, за да се разјасни ефектот на температурата врз хемиската рамнотежа, неопходно е да се знае знакот на термичкиот ефект на реакцијата. Како што се зголемува температуратарамнотежата се префрла на страна ендотермична реакција(ΔH > 0, Q< 0), кога температурата паѓа- на страна егзотермичка реакција(ДН< 0, Q >0,). Така, во егзотермната реакција 2H 2 (g) + O 2 (g) « 2H 2 O, зголемувањето на температурата ја промовира обратната реакција што се јавува со апсорпција на топлина, т.е. рамнотежата ќе се префрли кон почетните материи.
3. Како што се зголемува притисокот, рамнотежата се поместува кон намалување на бројот на молови гас, т.е. во насока на намалување на притисокот; како што се намалува притисокот, рамнотежата се поместува кон зголемување на бројот на молови на гасови, т.е. кон зголемување на притисокот. Ако реакцијата продолжи без промена на бројот на молови на гасовити материи, тогаш притисокот не влијае на рамнотежната положба во овој систем.
2. Експериментален дел
2.1. Зависност на брзината на реакција од концентрацијата
реактантите
За да ја набљудуваме зависноста на брзината на реакцијата од концентрацијата на реактантите, ја користиме реакцијата на интеракцијата на раствор од калиум јодат со раствор од натриум сулфит во присуство на сулфурна киселина и скроб (показател за слободен јод). Процесот на интеракција се одвива во неколку фази. Целокупната равенка на реакција ја има формата
или во јонска форма:
Сметајќи дека почетокот на реакцијата е моментот на спојување на растворите на реагенсот, а крајот за моментот на ослободување на слободен јод (појава на сина боја), можеме да го поставиме времето на реакција (τ) и да ја одредиме релативната стапка на реакција како 1/τ. Со промена на концентрацијата на растворот на еден од реагенсите, можно е да се утврди зависноста на брзината на реакцијата од концентрацијата на реактантите на константна температура.
За изведување на експериментот користете раствори: раствор А (0,002 N раствор на калиум јодат), раствор Б (0,02 N раствор на натриум сулфит, кој содржи 50 ml раствор од 0,02 N, 50 ml 2 N раствор на сулфурна киселина и 50 ml раствор на скроб во 500 ml од 0,02 N раствор). Реакцијата се изведува на константна температура (соба), константна концентрација на калиум јодат (раствор А) и променлива концентрација на натриум сулфит(решение Б, табела 2.1).
Постапка за изведување на експериментот. Подгответе со градуиран цилиндар и чаши раствор Б од пет различни концентрации според Табела 2.1. За да го направите ова, истурете 10 ml раствор Б во секоја нумерирана чаша и додадете дестилирана вода во секоја од нив во количините наведени во Табела 2.1.
Земете 2 епрувети, пипетирајте 20 капки раствор А во едната и 20 капки раствор Б (прва опција за концентрација) во другата од стаклото бр. 1. Брзо исцедете ги растворите и во исто време вклучете ја стоперката (не тресете ја епрувета за време на експериментот). Кога ќе се појави сината боја, исклучете ја стоперката. Внесете ги податоците во табелата 2.1. Потоа, по истиот редослед, завршете ги 2-та, 3-та, 4-та и 5-та верзија на експериментот. За секоја опција, пресметајте ја релативната брзина на процесот (1/τ, s -1) и внесете ги податоците во Табела 2.1.
1. Нацртајте графиконзависност на брзината на реакцијата од концентрацијата на реактантите, цртање на релативната концентрација на растворот на натриум сулфит на оската на апсцисата и релативната брзина на реакција на оската на ординатите. Објасни каков тип на зависност се добива?
2. Опишете ги вашите набљудувања. Објаснете зошто, како што се зголемува концентрацијата на натриум сулфит, сината боја на растворот (знак за реакција) се јавува побрзо. Како ова ја менува (ја зголемува или намалува) брзината на реакцијата што се проучува? Со што е ова поврзано?
3. Кој е кинетичкиот законја утврдува зависноста на брзината на реакцијата од концентрацијата на реактантите? Запишете го неговиот израз за реакцијата што се проучува. Дали добиениот резултат ја потврдува имплементацијата на овој закон?
4. Резимирајтена влијанието на концентрацијата на материите кои реагираат врз брзината на физичките и хемиските процеси.
2.2. Зависност на брзината на реакција од температурата
За да ја проучуваме зависноста на брзината на реакцијата од температурата, ќе ја користиме реакцијата на оксидација на оксална киселина (H 2 C 2 O 4) со калиум перманганат (KMnO 4) во присуство на сулфурна киселина. Равенката на реакцијата е
или во јонска форма
Во кисела средина, јонот се намалува до јонот Mn 2+, како резултат на тоа, бојата на растворот се менува: од црвено-виолетова (бојата на јонот) до бледо розова (бојата на јонот Mn 2+ на високи концентрации) или безбоен (при ниски концентрации). Реакцијата се изведува при константна концентрација на реактантите и променлива температура(Табела 2.2).
Постапка за изведување на експериментот. Земете 8 епрувети и ставете 20 капки раствор од 0,1 N H 2 C 2 O 4 во 4 од нив. Во преостанатите 4 епрувети, додадете 20 капки KMnO 4 и 20 капки концентрирана сулфурна киселина H 2 SO 4 на секоја (строго следете ја наведената низа на подготовка на растворите). Изладете ги добиените смеси во воздух (или под млаз ладна вода) додека собна температура.
Ставете епрувета со H 2 C 2 O 4 и епрувета со мешавина од KMnO 4 и H 2 SO 4 во отворот на капакот што покрива чаша исполнета 2/3 од волуменот со загреана вода. Следете ја температурата користејќи термометар со алкохол (пробните цевки и термометарот не треба да го допираат дното на стаклото). Потопете ги епруветите со раствори 1,5 - 2 минути, а потоа истурете ја содржината на епрувета со закиселена калиум перманганат во епрувета со оксална киселина, без да ја извадите од стаклото. Запишете го времето со стоперката од моментот кога растворите се мешаат додека целосно не се обезбојат и внесете ги податоците во Табела 2.2. Потоа, во истата низа, изведете ги опциите 2-4 од експериментот на температури од 40°C, 50°C, 60°C. За секоја опција, пресметајте ја релативната брзина на реакција (1/τ, s -1) и внесете ги податоците во Табела 2.2.
Кога ја завршувате анализата на експерименталните резултати, завршете ги задачите и одговорете на прашањата:
1. Пресметајте го температурниот коефициентво опсегот: 30–40°C (u 40°C /u 30°C), 40–50°C (u 50°C /u 40°C), 50–60°C (u 60°C /u 50 °C), пресметајте ја неговата просечна вредност (γ avg). Дали е задоволено правилото Ван'т Хоф за реакцијата што се проучува? Од кои фактори зависи бројната вредност на γ?
2. Направете графиконзависност на брзината на реакцијата од температурата, температурата на цртање на оската на апсцисата и релативната брзина на оската на ординатите. Каква форма има добиената зависност?
3. Опишете ги вашите набљудувања. Објаснете зошто промената на бојата на растворите (знак за реакција) се јавува побрзо како што се зголемува температурата. Како ова ја менува (ја зголемува или намалува) брзината на реакцијата што се проучува? Како е ова поврзано со промената на бројот на активни честички?
4. Резимирајтена влијанието на температурата врз брзината на физичките и хемиските процеси.
2.3. Зависност од брзината на хетерогена реакција
на површината на супстанциите што реагираат
Ставете еднакви количини (по една целосна микрошпатула) креда и мермер во две епрувети. Ако е можно, истовремено истурете еднакви волумени (2 - 3 ml) 10% раствор на хлороводородна киселина во епруветите . Реакцијата се изведува при постојани концентрации на сите супстанции и собна температура. Само природата на реактантите ќе се промени, бидејќи кредата и мермерот се разликуваат по структура.
Набљудувајте ја еволуцијата на гасот во двете епрувети. Во која епрувета еволуцијата на гасот ќе заврши побрзо?
Кога ја завршувате анализата на експерименталните резултати, завршете ги задачите и одговорете на прашањата:
1. Напиширавенки за реакција за интеракција на креда и мермер со хлороводородна киселина, со оглед на тоа дека кредата и мермерот го имаат истото хемиска формула CaCO3.
2. Објасниразлика во стапките на реакција. Кој фактор во овој случај влијае на зголемувањето на брзината на реакцијата? Во кој случај површината на интеракцијата е поголема и како тоа влијае на брзината на реакцијата? Запишете го изразот за законот за масовно дејство за секоја реакција.
3. Направете општ заклучокна влијанието на површината на супстанциите што реагираат врз брзината на хетерогени физичко-хемиски процеси.
2.4. Ефект на концентрацијата на реактантите
до состојба на рамнотежа
Промената на хемиската рамнотежа може да се забележи во реакцијата на железен хлорид (FeCl 3) со калиум тиоцијанат (KCNS):
FeCl 3 + 3KCNS « Fe(CNS) 3 + 3KCL
Бидејќи реакцијата е реверзибилна, кога рамнотежата се менува поради промена на концентрацијата на реактантите, интензитетот на црвената боја на растворот поради формирањето на железо тиоцијанат Fe(CNS) 3 ќе се промени. . Реакцијата се јавува на константна температура.
Постапката за изведување на експериментот.Истурете 5 ml раствор од 0,01 N во чаша и додадете 5 ml раствор од 0,01 N (или ). Добиениот раствор истурете го во 4 епрувети. Во првата епрувета додадете 3-5 капки концентриран раствор, во втората 2-3 капки концентриран раствор, во третата ставете малку цврст (или) и протресете ја епрувета неколку пати за да се забрза растворањето на солта. Споредете го интензитетот на бојата на добиените раствори со бојата на растворот во четвртата епрувета (контрола). Запишете ги резултатите од набљудувањето во Табела 2.3.
Кога ја завршувате анализата на експерименталните резултати, завршете ги задачите и одговорете на прашањата:
1. Запишете ја кинетичката состојбарамнотежа на реакцијата што се проучува.
2. Објасни, зошто бојата се зголемува во првата и втората епрувета, а слабее во третата епрувета? Користејќи го ZDM, објаснете како ќе се промени брзината и каква реакција (директна или обратна) за секоја наведена (Табела 2.3) промена во концентрацијата на супстанциите? До што води ова? Во која насока се поместува рамнотежата во секој случај?
3. Наведете гоПринципот на Ле Шателје. Дали промената во брзината на реакцијата и промената на рамнотежата воспоставена за време на експериментот го потврдуваат принципот на Ле Шателје?
4. Запишете гоизразување на константата на рамнотежа (КС) за даден рамнотежен систем. Дали нумеричката вредност на константата на рамнотежа зависи од концентрацијата на реактантите?
5. Дали општ заклучок за влијанието на концентрацијата на супстанциите што реагираат врз состојбата на рамнотежа.
2.5. Влијанието на температурата врз состојбата на рамнотежа
Кога јодот реагира со скроб, се формира супстанција комплексен состав– јодостар, сина боја. Реакцијата може да се претстави со дијаграм
јод + скроб «јодоскроб (∆H< 0).
Постапката за изведување на експериментот. Истурете 4 - 5 ml раствор од скроб во епрувета и додадете неколку капки 0,1 N раствор од I 2 додека не се појави сина боја. Поделете ја содржината на епрувета на два дела. Загрејте една епрувета со растворот така што ќе ја ставите во чаша топла вода. Потоа изладете го на собна температура (под проточна вода), набљудувајќи ја и во двата случаи промената на бојата на растворите и споредувајќи ја со контролата.
Кога подготвувате анализа на експерименталните резултати, одговорете на следниве прашања:
1. Објасни, зошто и како (зголемување или слабеење) кога температурата се зголемува или намалува, доаѓа до промена на бојата. Зошто, кога температурата се зголемува во поголема мера (резултат од експериментот), брзината на обратната реакција се зголемува, а кога температурата се намалува, брзината на напредната реакција се зголемува? Објаснете како ова се поврзува со енергијата на активирање и топлинскиот ефект на реакцијата. Во која насока се поместува рамнотежата при промена на температурата?
2. ПотврдетеДали резултатите добиени за време на експериментот се според принципот на Ле Шателје?
3. Како ќе се промениКоја е нумеричката вредност на константата на рамнотежа за оваа реакција како што температурата се зголемува? Одговорот мора да биде оправдан.
4. Направете општ заклучокна влијанието на температурата врз позицијата на хемиска рамнотежа на реверзибилна реакција.
1. Запишете го изразот ZDM за реакциите:
а) 2NO (g) + O2 (g) = 2NO2 (g);
б) CaO (cr) + CO 2 (g) = CaCO 3 (cr).
Дали се хомогени или хетерогени? Како ќе се променат брзините на реакцијата кога волуменот на реакцијата ќе се намали за фактор 3? Потврдете го вашиот одговор со пресметки. Што физичко значењеконстанта на брзината на реакцијата и од кои фактори зависи нејзината нумеричка вредност?
2. Кога температурата се зголемила од 298 на 318 К, брзината на реакцијата се зголемила 9 пати. Пресметајте ја енергијата на активирање (E a) и температурниот коефициент (g). Од кои фактори зависат нивните нумерички вредности и кое е физичкото значење на овие количини?
3. Запиши го изразот и пресметај ја константата на рамнотежа на реакцијата
H 2 (g) + J 2 (g ↔ 2HJ (g) + Q
на температура од 716 C, ако се знае дека константата на брзина за формирање на водород јодид на оваа температура е еднаква на 1,6 10 -2, а константата на брзина за неговото термичко распаѓање е еднаква на 3 10 -4. Дали е ова реакција ендо- или егзотермна? Кои супстанции преовладуваат во системот во рамнотежа? Како намалувањето на притисокот, температурата и внесувањето катализатор во системот ќе влијае на поместувањето на рамнотежата и на нумеричката вредност на константата на рамнотежата на оваа реакција?
Литература
1. Коровин, Н.В. Општа хемија / Н.В. Коровин. – М.: Повисоко. училиште, 2000 година.
2. Фролов, В.В. Хемија / В.В. Фролов. – М.: Повисоко. училиште, 1986 година.
3. Забелина, И.А. Алатникза самостојна подготовка за лабораториска работа по предметот „Хемија“. Во 2 часа. Дел 1 / I. A. Zabelina, L. V. Yasyukevich. - Минск: BSUIR, 1998 година.
4. Задачи и вежби општа хемија/ ед. Н.В. Коровина. – М.: Повисоко. училиште, 2006 година.
ЕЛЕКТРОДНИ ПОТЕНЦИЈАЛИ, ГАЛВАНСКИ ЕЛЕМЕНТИ
Цел на работата:користејќи конкретни примери за проучување на електрохемиските процеси што се случуваат на интерфејсот метал-електролит и во галванските ќелии.
1. Теоретски дел
Електрохемијаима важно практично значење за многу области на науката и технологијата. Улогата на електрохемиските процеси и појави во технологијата на производство и работа на радио-електронски уреди и системи (електросинтеза, електрохемиско офорт, оксидација, производство на тенки фолии од декоративни и посебна намена, антикорозивни премази, создавање контакти итн.).
Процесите на директно претворање на хемиската енергија во електрична енергија или електричната енергија во хемиска енергија се нарекуваат електрохемиски процеси.
Електрохемиски системи, во која хемиската енергија се претвора во електрична енергија се нарекуваат галвански ќелии.
Електрохемиските процеси се засноваат на хетерогени редокс реакции, тече на фазната граница: електрода - раствор на електролит (топење).
Брзинаелектрохемиските процеси зависи од двете природата на електролитот, неговата концентрација, големина pH вредност(За водени раствориелектролити), надворешни услови ( Т, П), присуството на катализатор и природата на електродите, што нумерички се карактеризира со вредноста на електродниот потенцијал.
Анри Ле Шателјего формулирал принципот што сега го носи неговото име.
Суштината на принципот: систем кој е во состојба на стабилна хемиска рамнотежа, под надворешно влијание (промени во температурата, притисокот, концентрацијата на реактантите итн.) има тенденција да се врати во состојба на рамнотежа, компензирајќи го ефектот.
Рамнотежата ќе се помести додека не се појави нова рамнотежна позиција која одговара на новите услови.
Постојано се поставуваше хипотеза дека принципот Ла Шателје:
- може да се смета како вид на повратна информација (има влијание врз системот, а има и негов одговор);
- може да се користи не само во областа на хемиските реакции, туку и во психологијата, социологијата, екологијата итн.
Постоењето на негативни повратни информацииво неживата природа, веројатно првиот што укажа Анри Луис Ле Шателје(1850-1936) - француски научник во областа физичка хемијаи метали. Во 1884 година, тој го формулирал општиот закон за поместување на хемиската рамнотежа во зависност од надворешни фактори, наречен принцип на Ле Шателје. Во физичките и хемиските науки постои закон за рамнотежа формулиран од A. L. Le Chatelier. Тој вели дека системите кои се во одредена рамнотежа покажуваат тенденција да ја одржуваат и вршат внатрешен отпор на силите што ја менуваат. На пример, оставете вода и мраз да бидат во рамнотежа во сад на O ° C и нормален атмосферски притисок. Ако садот се загрее, тогаш дел од мразот се топи, апсорбирајќи топлина и на тој начин продолжува да ја одржува претходната температура на смесата. Ако го зголемите надворешниот притисок, тогаш дел од мразот повторно се претвора во вода, зафаќајќи помал волумен, што го ослабува зголемениот притисок.
Другите течности, за разлика од водата, кога се замрзнати не се зголемуваат во волуменот, туку се намалуваат; Во исти услови на смеса, при зголемен притисок тие покажуваат спротивна промена: дел од течноста замрзнува; притисокот е очигледно ослабен со ова како и во претходниот случај. Принципот на Ле Шателје се применува на раствори, хемиски реакции и движења на телото на секој чекор, овозможувајќи да се предвидат системски промени во широк спектар на случаи.
Но, истиот закон, како што покажуваат многу набљудувања, е применлив за биолошките, менталните и социјалните системи кои се во рамнотежа. На пример, човечкото тело реагира на надворешно ладење со подобрување на внатрешните оксидативни и други процеси кои ја произведуваат неговата топлина; до прегревање - со зголемување на процесите на испарување кои ја одземаат топлината. Нормалната психа, кога поради надворешни услови бројот на сензации за неа се намалува, на пример кога некое лице оди во затвор, се чини дека го компензира овој недостаток со зајакнување на работата на фантазијата, како и развивање внимание на деталите; напротив, кога е преоптоварено со впечатоци, вниманието насочено кон деталите се намалува, активноста на фантазијата слабее итн.
Јасно е дека прашањето за универзалноста на законот на Ле Шателје не може да се постави и систематски да се проучува од ниту една од посебните науки: физичката хемија не се грижи за менталните системи, биологијата - за неорганските, психологијата - за материјалните. Но, од општ организациски аспект, прашањето очигледно не само што е сосема можно, туку и сосема неизбежно.
Богданов А.А. , Тектологија: Општа организациска наука во 2 книги, Книга 1, М., Економика, 1989, стр. 139.
Францускиот физички хемичар A.L. Le Chatelier (1850-1936) изведен во 1884 година, и германскиот физичар Ф. Браун (1850-1918) поткрепен во 1887 г. општ принциппромени во хемиската рамнотежа во зависност од надворешните фактори. Еве една од неговите формулации: „Ако се изврши некакво влијание врз систем во рамнотежа...(ПРИРОДНА НАУКА)
Поместување на хемиската рамнотежа. Принципот на Ле Шателје.
Состојбата на хемиска рамнотежа при промена на условите (температура, притисок или концентрација) може да се префрли или кон формирање на реакциони производи или кон почетните супстанции. Влијанието што се врши врз системот за рамнотежа од кое било надворешно влијание може да се предвиди користејќи го принципот ...Поместување на хемиската рамнотежа. Принципот на Ле Шателје
Најважните услови под кои хемиска реакцијабез разлика дали се јавува спонтано или во која се спроведува се концентрациите на реагенси и производи, температура и притисок. Промената на која било од овие услови доведува до нарушување на еднаквоста на стапките на напредни и обратни реакции, како резултат на што се менуваат концентрациите...(НЕОРГАНСКА ХЕМИЈА)
Хемиска рамнотежа. Поместување на хемиската рамнотежа. Принципот на Ле Шателје
Повеќето реакции можат да се појават истовремено во две меѓусебно спротивни насоки. Ваквите реакции се нарекуваат реверзибилна.На пример, процесот на производство на водород јодид може да се претстави со следнава равенка: Изразот за законот за масовно дејство за двете реакции ќе биде: каде kx...(ОПШТА И НЕОРГАНСКА ХЕМИЈА)
Принципот Ле Шателие-Браун.
Тесно поврзана со условите на стабилност е позицијата што често се нарекува принцип на најмала принуда или принцип Le Chatelier-Brown. Овој принцип еднаш беше предложен од A. Le Chatelier (1884) и K. Brown (1887). Наједноставната формулација на принципот изгледа вака: систем во рамнотежа...(ТЕРМОДИНАМИКА. ДЕЛ 2)
Се нарекуваат реакции кои продолжуваат во една насока и одат до завршување неповратен.Ги нема многу. Повеќето реакции се реверзибилни, т.е. течат во спротивни насоки и не одат до крај. На пример, реакцијата J 2 + H 2 D 2HJ на 350 ° C е типична реверзибилна реакција. Во овој случај, се воспоставува мобилна хемиска рамнотежа и стапките на директните и обратните процеси се еднакви.
Хемиска рамнотежа– состојба на систем на супстанции кои реагираат во која брзината на напредните и обратните реакции се еднакви.
Хемиската рамнотежа се нарекува динамичка рамнотежа. При рамнотежа, се случуваат и напред и обратни реакции, нивните стапки се исти, поради што промените во системот не се забележливи.
Концентрациите на реактантите кои се воспоставени во хемиска рамнотежа, се нарекуваат рамнотежни концентрации. Тие обично се означуваат со квадратни загради, на пример, , , .
Квантитативна карактеристика на хемиската рамнотежа е вредност наречена константа на хемиска рамнотежа. За реакција во општ поглед: mA + nB = pC + qD
Константата на хемиската рамнотежа има форма:
Тоа зависи од температурата и природата на реактантите, но не зависи од нивната концентрација. Константата на рамнотежа покажува колку пати брзината на напредната реакција е поголема од брзината на обратната реакција ако концентрацијата на секој од реактантите е 1 mol/l.Ова е физичкото значење на К.
Се одредува насоката на поместување на хемиската рамнотежа со промените во концентрацијата на реактантите, температурата и притисокот (во случај на гасни реакции). општа позиција, познат како принцип на мобилна рамнотежаили Принципот на Ле Шателје: ако се изврши некое надворешно влијание врз систем кој е во рамнотежа (концентрација, температура, промени на притисокот), тогаш тоа фаворизира појава на една од двете спротивни реакции, што го ослабува влијанието.
Треба да се забележи дека сите катализатори подеднакво ги забрзуваат и напредните и обратните реакции и затоа не влијаат на промената на рамнотежата, туку само придонесуваат за негово побрзо постигнување.
Примери за решавање проблеми
Пример 1.
Пресметајте го температурниот коефициент на брзината на реакцијата, знаејќи дека со зголемување на температурата за 70 °C, брзината се зголемува за 128 пати.
Решение:
За пресметка го користиме правилото Van't Hoff:
Одговор: 2
Пример 2.
На која температура одредена реакција ќе заврши за 0,5 минути, ако на 70°C ќе заврши за 40 минути? Температурен коефициентреакцијата е 2,3.
Решение:
За пресметка го користиме правилото Van't Hoff . Најдете t 2:
Одговор: 122,6 0 C
Пример 3.
Колку пати ќе се промени брзината на директната реакција N 2 (g) + 3H 2 (g) = NH 3 (g) ако притисокот во системот се удвои?
Решение:
Зголемувањето на притисокот во системот за 2 пати е еквивалентно на намалување на волуменот на системот за 2 пати. Во овој случај, концентрациите на реактантите ќе се зголемат за 2 пати. Според законот за дејство на масата, почетната брзина на реакција е V n = k·· 3.
По зголемување на притисокот за 2 пати, концентрациите на азот и водород ќе се зголемат за 2 пати, а брзината на реакцијата ќе стане еднаква на V k = k·2·2 3 3 = k·32·3. Односот V до / V n покажува како брзината на реакцијата ќе се промени по промената на притисокот. Затоа, V k /V n = k 32 3 /(k 3) = 32.
Одговор:стапката на реакција ќе се зголеми за 32 пати.
Пример 4.
Ендотермичката реакција на распаѓањето на фосфор пентахлорид се одвива според равенката PC1 5 (g) ↔ PC1 3 (g) + C1 2 (g); ∆Н = +92,59 kJ. Како да се промени: а) температура; б) притисок; в) концентрација за поместување на рамнотежата кон директна реакција - разградување на PC1 5?
Решение:
Поместување или поместување на хемиската рамнотежа е промена во рамнотежните концентрации на супстанциите што реагираат како резултат на промена на еден од условите на реакцијата. Насоката во која е поместена рамнотежата се определува со принципот на Ле Шателје: а) бидејќи реакцијата на распаѓање на PC1 5 е ендотермична (H > 0), тогаш за да се помести рамнотежата кон директната реакција, температурата мора да се зголеми: б. бидејќи во овој систем распаѓањето на PC1 5 доведува до зголемување на волуменот (од една молекула на гас се формираат две гасовити молекули), тогаш за да се префрли рамнотежата кон директна реакција потребно е да се намали притисокот; в) промена на рамнотежата во наведената насока може да се постигне или со зголемување на концентрацијата на PC1 5 или со намалување на концентрацијата на PC1 3 или Cl 2.
Природата на поместувањето под влијание на надворешни влијанија може да се предвиди користејќи го принципот на Ле Шателје: ако системот во рамнотежа е под влијание однадвор, тогаш рамнотежата во системот се поместува така што ќе го ослабне надворешното влијание.
1. Ефект на концентрациите.
Зголемувањето на концентрацијата на еден од реактантите ја поместува рамнотежата на реакцијата кон потрошувачката на супстанцијата.
Намалувањето на концентрацијата е кон формирање на супстанција.
2. Ефект на температурата.
Зголемувањето на температурата ја поместува рамнотежата кон реакција која вклучува апсорпција на топлина (ендотермична), а намалувањето на температурата ја поместува рамнотежата кон реакција која ослободува топлина (егзотермична).
3. Ефект на притисок.
Зголемувањето на притисокот ја поместува рамнотежата кон реакција што се јавува со намалување на волуменот и, обратно, намалување на притисокот - кон реакција што се јавува со зголемување на волуменот.
3.1. Примери за решавање проблеми.
Пример 1.Како ќе се промени брзината на реакцијата што се случува во затворен сад ако притисокот се зголеми за 4 пати?
2NO (g.) + O 2 (g.) = 2NO 2
Решение: зголемувањето на притисокот за 4 пати значи зголемување на концентрацијата на гасовите за иста количина.
Одредете ја брзината на реакција пред да го зголемите притисокот.
V 1 = K*C 2 NO *CO 2
Одредете ја брзината на реакција по зголемување на притисокот.
V 2 = K*(4C NO) 2 * (4CO 2) = 64 K*C 2 NO *CO 2
Определете колку пати се зголемила брзината на реакцијата
V2 = 64 *K*C 2 БР * CO 2 = 64
V1 K*C 2 NO*CO 2
Одговор: стапката на реакција се зголеми 64 пати.
Пример 2.Колку пати ќе се зголеми брзината на реакцијата кога температурата ќе се зголеми од 20 C на 50 C0? Температурниот коефициент е 3.
Решение: според правилото Van't - Hoff Vt 2 =Vt 1 *γ T 2 -T 1 /10
Според условите на проблемот, потребно е да се утврди ВТ 2
Да ги замениме податоците во формулата:
ВТ 2 =γ T 2 - T 1 /10 =3 (50-20)/10 = 3 3 = 27
Одговор: стапката на реакција се зголеми 27 пати.
Пример 3.Пресметување на константата на реакциската рамнотежа од рамнотежните концентрации на реактантите и определување на нивните почетни концентрации.
За време на синтезата на амонијак N 2 + ZH 2 == 2NH 3, беше воспоставена рамнотежа при следните концентрации на реактантите (mol/l): C N 2 = 2,5; CH2 = 1,8; C NH 3 = 3,6. Пресметајте ја константата на рамнотежата на оваа реакција и концентрациите на азот и водород.
Решение: определи ја константата на рамнотежа на оваа реакција:
K*C = В 2 Н.Х. 3 = (3,6) 2 = 0,89
C N 2 * C 3 H 3 2,5 * (1,8) 3
Почетните концентрации на азот и водород ги наоѓаме врз основа на равенката на реакцијата. За формирање на два молови NH 3 е потребен еден мол азот, а за формирање на 3,6 молови амонијак потребни се 3,6/2 = 1,8 молови азот. Со оглед на рамнотежната концентрација на азот,
ја наоѓаме неговата почетна концентрација:
C refN 2 = 2,5 + 1,8 = 4,3 mol/l
За да се формираат два молови NH3 потребно е да се потрошат 3 молови водород, а потребен е удел во производството од 3,6 молови амонијак.
3*3,6/2 = 5,4 молови.
C refH 2 = 1,8 + 5,4 = 7,2 mol/l
Одговор: C N 2 = 4.3
Пример 4.Константа на рамнотежа на хомоген систем
CO (g) + H 2 O (g) == CO 2 (g) + H 2 (g)
на 850 0 C е еднакво на 1. Пресметај ги концентрациите на сите супстанции во рамнотежа, ако почетните концентрации се: надвор = 3 mol/l, надвор = 2 mol/l.
Решение: при рамнотежа, стапките на напредната и обратната реакција се еднакви, а односот на константите на овие стапки е исто така константна вредност и се нарекува константа на рамнотежа на дадениот систем:
V pr = K 1;
V arr = K 2;
К е еднакво на = К 1 =
К2
Во изјавата за проблемот, дадени се почетните концентрации, додека изразот К еднакво ги вклучува само концентрациите на рамнотежа на сите супстанции во системот. Да претпоставиме дека во моментот на рамнотежа концентрацијата е = x mol/l. Според равенката на системот, бројот на формирани молови на водород исто така ќе биде x mol/l. Истиот број молови (x mol/l) CO и H 2 O се трошат за да се формираат x молови CO 2 и H 2 секој. Според тоа, рамнотежните концентрации на сите четири супстанции ќе бидат:
Еднакво = [H 2 ] еднакво = x mol/l,
Еднакво = (3 - x) mol/l,
[H 2 O] еднакво на = (2 - x) mol/l.
Знаејќи ја константата на рамнотежа, ја наоѓаме вредноста на x, а потоа и почетните концентрации на сите супстанции:
1 = X 2
x 2 = 6 - 2x – 3x + x 2; 5x = 6, x = 1,2 mol/l
Така, саканите концентрации на рамнотежа се:
Еднакво = 1,2 mol/l.
[H 2 ] = 1,2 mol/l.
Еднакво = 3 – 1,2 = 1,8 mol/l.
[H 2 O] еднакво на = 2 - 1,2 = 0,8 mol/l.
Пример 5.Ендотермичката реакција на распаѓање на фосфор пентахлорид се одвива според равенката:
PCl 5 (g) == PCl 3 (g) + Cl 2 (g); ΔH = + 129,7 kJ.
Како се менува: а) температура, б) притисок; в) концентрација за поместување на рамнотежата кон директна реакција - разградување на PCl 5?
Решение: поместување или поместување на хемиската рамнотежа е промена во рамнотежните концентрации на супстанциите што реагираат како резултат на промена на еден од условите на реакцијата. Насоката во која е поместена рамнотежата се определува со принципот на Ле Шателје: а) бидејќи реакцијата на распаѓање PC1 5 е ендотермична (ΔH > 0), тогаш за да се префрли рамнотежата кон директната реакција, температурата мора да се зголеми; 6) бидејќи во овој систем распаѓањето на PCl 5 доведува до зголемување на волуменот (од една гасна молекула се формираат две гасовити молекули), тогаш за да се помести рамнотежата кон директна реакција потребно е да се намали притисокот; в) промена на рамнотежата во наведената насока може да се постигне или со зголемување на концентрацијата на PCl 5 или со намалување на концентрацијата на PCl 3 или Cl 2 .
