Приклад 4.1. Як зміниться швидкість реакції: 2NO + O2 = 2NO2, якщо тиск в системі збільшити у три рази?
Розв’язок.
Для системи газоподібних речовин зміна тиску означає рівносильну зміну концентрації, оскільки тиск газу і його об’єм знаходяться в обернено пропорційній залежності. При сталій масі речовин збільшення тиску відповідає аналогічному збільшенню концентрації.
Швидкість реакції до зміни тиску становить:
Після зміни тиску швидкість реакції буде дорівнювати:
Отже, швидкість реакції збільшиться у 27 разів.
Приклад 4.2. Чому дорівнює температурний коефіцієнт швидкості хімічної реакції, якщо при збільшенні температури від 10 до 30 0С швидкість реакції збільшилась у чотири рази?
Розв’язок.
За правилом Вант-Гоффа залежність швидкості хімічної реакції від температури визначається рівнянням (4.3.):
За умов задачі 
= 4· 
. Підставляючи в рівняння (4.3.) замість – 4· одержимо: 
. Звідкіля g = 2.
Приклад 4.3. В момент рівноваги в системі: N2 + 3Н2 «NН3 рівноважні концентрації азоту, водню і амоніаку дорівнювали відповідно 3, 9 і 4 моль/л. Визначити вихідну концентрацію азоту, якщо об’єм системи не змінювався.
Розв’язок.
Для визначення вихідної концентрації азоту необхідно до його рівноважної концентрації (3 моль/л) додати число молів азоту, які пішли на утворення рівноважної концентрації амоніаку (4 моль/л).
Складаємо відповідну пропорцію:
З 1 молю азоту утворюється 2 молі NН3
З Х молів азоту утворюється 4 молі NН3
Звідкіля знаходимо, що Х = 2 молі азоту.
Вихідна концентрація азоту буде дорівнювати: С(N2) = 2 + 3 = 5 моль/л.
Приклад 4.4. Ендотермічна реакція розкладання пентахлориду фосфору перебігає за рівнянням: PCl5 «PCl3 + Cl2. Всі реагуючі речовини перебувають в газоподібному стані. Як треба змінити температуру, тиск і концентрації реагуючих речовин, щоб прискорити процес розкладання пентахлориду фосфору.
Розв’язок.
Напрям за яким зміщується рівновага в системі визначається за принципом Ле Шател ’ є. Оскільки реакція розкладання PCl5 (пряма реакція) перебігає з поглинанням теплоти, то для її прискорення треба підвищити температуру. Оскільки в системі розкладання пентахлориду фосфору спричиняє збільшення об’єму (з однієї молекули газу утворюється дві молекули газу), то для прискорення прямої реакції треба зменшувати тиск. Зміщення рівноваги у бік прискорення прямої реакції можна також здійснити шляхом збільшення концентрації PCl5, або зменшенням концентрації PCl3 або Cl2.
Приклад 4.5. Методом електронного балансу підберіть коефіцієнти в схемі окисно-відновної реакції:
H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 = S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Розв’язок.
Записуємо схему реакції із зазначенням ступенів окислення елементів, котрі їх змінюють:
H2S2– + K2Cr26+O7 + H2SO4 = S0 + Cr23+(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Тут H2S – відновник, а калій дихромат (VI) – окисник.
Складаємо електронні рівняння, враховуючи, що 1 моль K2Cr2O7 і Cr2(SO4)3 містять 2 молі хрому і знаходимо коефіцієнти біля відновника, окисника і продуктів їх окислення і відновлення:
S–2 – 2 ē = S0 ½ 3
2Cr+6 + 6 ē = 2Cr+3 ½ 1
Одержані коефіцієнти біля відновника H2S і продукту його окислення S, а також окисника K2Cr2O7 і продукту його відновлення Cr2(SO4)3 підставляємо в схему реакції:
3H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Решту коефіцієнтів підбираємо в такій послідовності: сіль (K2SO4), кислота (H2SO4) і вода.
Остаточне рівняння реакції має вигляд:
3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
Для перевірки правильності підбору коефіцієнтів в рівнянні реакції обчислюємо кількість речовини оксигену у лівій і правій частинах рівняння. У лівій частині: (7 + 4´4) = 23 моль. У правій частині: (3´4 + 4 + 7) = 23 моль. Отже рівняння написане правильно.
Приклад 4.6. Складіть рівняння окисно-відновної реакції користуючись методом електронно-іонних напівреакцій.
KMnO4 + NaBr + H2O = Br2 + MnO2 + NaOH + KOH
Розв’язок. Бромід-іон Br– переходить у молекулярний бром, віддаючи електрони, отже він є відновником:
2Br– – 2 ē = Br2
Окисником є перманганат-іон MnO4–, який переходить в манган (IV) оксид. Для такого переходу необхідно додати у праву частину рівняння два молі оксигену, який беруть з гідроксид-іону, відповідно додаючи у ліву частину рівняння необхідну кількість молів води:
MnO4– + 2H2O ® MnO2 + 4OH–
Враховуючи заряди іонів, дістаємо:
MnO4– + 2H2O + 3 ē = MnO2 + 4OH–
Складаємо рівняння реакції у скороченій іонній формі:
2Br– – 2 ē = Br2 ½ 3
MnO4– + 2H2O + 3 ē = MnO2 + 4OH– ½ 2
____________________________________________________________________
6Br– + 2MnO4– + 4H2O = 3Br2 + 2MnO2 + 8OH–
Складаємо рівняння реакції у молекулярній формі:
2KMnO4 + 6NaBr + 4H2O = 3Br2 + 2MnO2 + 6NaOH + 2KOH
Дата добавления: 2015-09-12; просмотров: 73 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |