Студопедия — Тема 11. Химическая кинетика и равновесие
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тема 11. Химическая кинетика и равновесие






Кинетика — учение о скорости различных процессов, в том числе химических реакций. Критерием принципиальной осуществимости реакций является неравенство DGР, T < 0. Но это неравенство не является полной гарантией фактического течения процесса в данных условиях, не является достаточным для оценки кинетических возможностей реакции. Так, Н2О(г) = -228, 59 кДж/моль, а ALJ3(к) = -313, 8 кДж/моль и, следовательно, при Т = 298 К и р = 1, 013-105 Па возможны реакции, идущие по уравнениям:

Н2(г) + 72 О2(г) = Н2О(г) (I)

2А1(к) + 3J2(к) = 2АП3(к) (II)

Однако эти реакции при стандартных условиях идут только в присутствии катализатора (платина для первой и вода для второй). Катализатор как бы снимает кинетический «тормоз» и проявляется термодинамическая природа вещества. Скорость химических реакций зависит от многих факторов, основные из которых — концентрация (давление) реагентов, температура и действие катализатора. Эти же факторы определяют и достижение равновесия в реагирующей системе.

Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2SO2(r) + О2(г) 2SO3(г)

если объем газовой смеси уменьшится в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?

Решение. Обозначим концентрации реагирующих веществ: [SO2] = а, [О2] = b, [SO3] = с. Согласно закону действующих масс, скорости прямой и обратной реакций до изменения объема равны

vnp = Ka2b, vo6p = K1c2.

После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: [SO2] = За, [О2] = 3b; [SO3] = Зс. При новых концентрациях скорости v'np прямой и обратной реакций:

v'np = K(3ф)2 (3b) = 27 Ka2b; vo6p = K1(Зс)2 = 9K1c2.

Отсюда

Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной — только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO3.

Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70° С, если температурный коэффициент реакции равен 2.

Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле

Следовательно, скорость реакции при 70 С больше скорости реакции при 30 С в 16 раз.

Пример 3. Константа равновесия гомогенной системы|

СО(г) + Н2О(г) СО2(г) + Н2(г)

при 850° С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СО]ИСХ = 3 моль/л, [Н2О]ИСХ = 2 моль/л.

Решение. При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной систем

vnp = K1[CO][H2O]; vo6p = K2[CO2][H2];

В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение Кр входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрация [СО2]Р = х моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По столько же молей (х моль/л) СО и Н2О расходуется для образования по х молей СО2 и Н2. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ (моль/л):

[СО2]Р = [Н2]р = х; [СО]Р = (3 - х); [Н2О]Р = (2-х).

Зная константу равновесия, находим значение х, а затем исходные концентрации всех веществ:

Таким образом, искомые равновесные концентрации: [СО2]Р = 1, 2 моль/л; [Н2]р = 1, 2 моль/л; [СО]Р= 3 - 1, 2 = 1, 8 моль/л; [Н2О]Р = 2- 1, 2 = 0, 8 моль/л.

Пример 4. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению

РС15(г) РС13(г) + С12(г); = +92, 59 кДж.

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции — разложения РС15?

Решение. Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле Шателье:

а) так как реакция разложения РС15 эндотермическая ( > 0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру:

б) так как в данной системе разложение РС15 ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление;

в) смещения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации РСl5, так и уменьшением концентрации РСl3 или С12.

Тема 12 Дисперсные системы (коллоидные растворы)

Пример 1. Массовая концентрация пыли в воздухе ра­бочих зон помещений составляет 4, 2 мг/ м3. Определить численную концентрацию пыли, если средний диаметр час­тиц составляет 3, 7 мкм, а их плотность -1, 1 103кг/м3.

Решение: учитывая, что V=(4/3) π r3 найдем vч = v м / (V p) = 3, 42 10-6/4 3, 14 (1, 85 10-6)3 1, 1 103=1, 44 108 м3.

В 1 м3 воздуха содержится 144 млн. частиц.

Пример 2. Вычислить степень адсорбции фенола на поверхности капель эмульгированного масла по экспериментальным данным в зависимости поверхностного натяжения водного фенола от его концентрации:
с·103, моль/м2 0, 05 0, 127 0, 263 0, 496

σ ·103, Дж/м2 67, 88 60, 10 51, 58 44, 97

Решение:

Согласно уравнению Гиббса

Где величина dσ /dC может быть определена как тангенс угла наклона касательной кривой dσ =f(C) в точке где С=0. Строим кривую dσ =f(C). Тангенс угла наклона касательной равен 0, 0967. Вычисляем:

.

Пример 3. Для 0, 1%-ного раствора эфиров сахарозы, поверхностное натяжение которого составляет 30 мДж/м2, определить равновесную работу когезии и адгезии, если краевой угол смачивания к твердой поверхности равен 150.

Решение. По уравнению определяем работу когезии:

 

Wk=2σ ж-г=2·3=60 мДж/м2, а равновесную работу адгезии по уравнению:

Wаж-г(1+cos θ)=30(1+cos15) =59 мДж/м2.

Пример 4. Как изменится порог коагуляции золя As2S, если для коагуляции потребуется 1, 2·10-6 м3 раствора NaCl концентрацией 0, 5 кмоль/м3? Определите порог коагу­ляции под действием раствора MgCl2, 0, 036 кмоль/м3, (его потребуется 0, 4·10-6м3 на 10·10-6 м3 золя) и раствора АlCl3, концентрацией 0, 01 кмоль/м3(его потребуется 0, 1·106м3 на 10·10-6м3 золя).

По уравнению , найдем







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 991. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Предпосылки, условия и движущие силы психического развития Предпосылки –это факторы. Факторы психического развития –это ведущие детерминанты развития чел. К ним относят: среду...

Анализ микросреды предприятия Анализ микросреды направлен на анализ состояния тех со­ставляющих внешней среды, с которыми предприятие нахо­дится в непосредственном взаимодействии...

Типы конфликтных личностей (Дж. Скотт) Дж. Г. Скотт опирается на типологию Р. М. Брансом, но дополняет её. Они убеждены в своей абсолютной правоте и хотят, чтобы...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия