Домашнее задание. 1. Какой термодинамической величиной характеризуется равновесие, если система находится при постоянных значениях давления и температуры?1. Какой термодинамической величиной характеризуется равновесие, если система находится при постоянных значениях давления и температуры? Какое значение соответствует этой термодинамической величине? 2. Найти энергию кристаллической решетки KCl(k), если известны энтальпии образования (DН0) веществ: DН0 (KCl(k)) = -436,8 кДж/моль, DН0 (Cl-(г)) = -233,7 кДж/моль, DН0 (K+(г)) = 514,6 кДж/моль. 3. Которой из реакций соответствует уменьшение энтропии C(тв) + Н2О(газ) = CО(газ) + Н2(газ) C(тв) + O2(газ) = CО2(газ) NH4NO3(тв) = N2O(газ) + 2Н2О(газ) CО(газ) + 3Н2(газ) = СH4(газ) + Н2О(газ) 4. Найти количество теплоты, которое выделяется при взаимодействии 4,6 г натрия с 6,4 г серы, если теплота образования Na2S равна 372 кДж/моль. 5. Напишите уравнение, характеризующее связь изменения энергии Гиббса с константой равновесия при постоянной температуре. 6. Напишите термохимическое уравнение, содержащее стандартную энтальпию процесса образования хлороводорода. 7. К какому значению стремится энтропия правильно сформированного кристалла при приближении температуры к абсолютному нулю? Литература 1. П.М. Саргаев. Неорганическая химия. -М.: КолосС, 2004. С. 29-43; 51.
Тема 4. Скорость химической реакции Содержание темы 1. Понятие «скорость химической реакции» и ее математическое выражение. 2. Факторы, влияющие на скорость реакции. 3. Зависимость скорости реакции от температуры и природы реагирующих веществ. Правило Вант-Гоффа. Понятие об энергии активации и активных молекулах. 4. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс и его математическое выражение. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл. 5. Скорость реакций, протекающих в гетерогенных системах. 6. Степень дисперсности как характеристика препарата. 7. Примеры решения задач. Пример 1. Как изменится скорость реакции С + Н2O = СО + Н2 при повышении температуры на 30 К, если температурный коэффициент реакции (g) равен 3? Решение. Согласно правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на каждые10К скорость реакции возрастает в 2-4 раза: Vt/V0 = g(T-T0)/10 В данной задаче g = 3. Vt/V0 = 330/10 = 33 = 27 Следовательно, при повышении температуры на 30 К скорость реакции увеличится в 27 раз. Пример 2. Как изменится скорость прямой реакции N2+3Н2=2NН3, если концентрация азота увеличилась в 4 раза, а концентрация водорода уменьшилась в 2 раза? Решение. По закону действия масс скорость гомогенной реакции равна V = k×[N2]×[H2]3 Скорость реакции с учетом изменения концентрации V2 = k×(4×[N2])×((1/2)×[H2])3 Отношение скоростей V2/V = ((4×[N2])/[N2])×((1/2)×[H2]/[H2])3 = (4/1)×((1/2)/1)3 =2 Удобно положить начальные концентрации реагирующих веществ [N2] и [H2], равными 1. Тогда ([N2]2 /[N2]) = 4 и ([H2]2 /[H2]) = 1/2 V2 /V = 4×(1/2)3 = 4×(1/8) = 1/2 Пример 3. Как изменится скорость прямой реакции 2 SO2 + O2 = 2 SO3, если давление в системе возрастет в 2 раза? Решение. По закону действия масс скорость гомогенной реакции равна V = k×[SO2]2×[O2] При увеличении давления в два раза объем газовой смеси уменьшается в 2 раза, и, следовательно, во столько же раз возрастают концентрации реагирующих веществ. Новые концентрации реагирующих веществ представим в виде (2×[SO2]) и (2×[O2]). Тогда изменение скорости прямой реакции составит V2 /V = ((2×[SO2])/[ SO2])2×((2×[O2])/[O2]) = 22×2 = 8 Скорость реакции возросла в 8 раз. Пример 4. Как изменится скорость прямой реакции 2Ртв+Н2+3О2=2НРО3 при увеличении давления в 2 раза? Решение. Для гетерогенных процессов в уравнение закона действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрация вещества, находящегося в твердой фазе, обычно представляет собою постоянную величину и поэтому включается в константу скорости. В данном примере для прямой реакции закон действия масс запишется так: V = k×const [Н2]×[O2]3 = k'×[Н2]×[O2]3 где константа k' = k×const учитывает влияние площади поверхности раздела фаз, связанной с дисперсностью твердой фазы. Пусть начальные концентрации реагирующих веществ [Н2]0 и [O2]0 равны 1. После увеличения давления вдвое концентрации реагирующих веществ также удвоились. Тогда отношение скоростей составляет V/V0 = ([H2]/[H2]0)×([O2]/[O2]0)3 = 2×23 = 16 Скорость реакции возросла в 16 раз.
|
