Химия. Решение задач по химии.
1. Объясните различие между обратимыми и необратимыми химическими реакциями. Дайте определение понятию химического равновесия. Приведите выражение константы равновесия для реакции Ств + H2Oг = COг + H2г; ΔH>0
В каком направлении сместится равновесие в этой реакции при повышении температуры, понижении давления и введении катализаторов.
Ответ:
Обратимые химические реакции - реакции, протекающие одновременно в двух взаимно противоположных направлениях
Необратимые реакции – реакции, протекающие до полного превращения молекул исходных веществ в молекулы побочных веществ.
Химическое равновесие – состояние системы реагирующих веществ, при котором скорость прямой и обратной реакции равны между собой.
Ств + H2Oг = COг + H2г; ΔHх.р.>0
Эндотермическая реакция, идет с поглощением тепла
Константа равновесия: Кр = [CO2][H2]/[H2O], [Cтв] принимается за 1, т.к. это твердая фаза.
В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие смещается в сторону противодействующую внешнему воздействию.
В увеличением температуры равновесие сместится вправо. С увеличением давления - влево. Введение катализатора ускорит в равной степени прямую и обратную реакцию, т.е. уменьшит время до достижения состояния равновесия.
Задача. В замкнутом сосуде объёмом 10 литров находится 4г водорода и 32 г брома. К моменту установления равновесия в реакции между ними
H2г + Вr2г = 2HВrг прореагировало 80% исходного количества брома. Рассчитайте константу равновесия.
Решение:
H2г + Br2г= 2HBrг
Молекулярная масса водорода 2 г/моль. Брома 160 г\моль.
Количество водорода в сосуде = m/M = 4/2 = 2 моль
Количество брома = 32/160 = 0,2 моль
Прореагировало 80% брома, т.е. 0,2*0,8=0,16 моль.
Осталось 0,2-0,16=0,04 моль брома.
Образовалось HBr в 2 раза больше, чем прореагировало Br2 (согласно уравнению реакции), т.е. 0,16*2=0,32 моль HBr.
Количество прореагировавшего водорода равно количеству прореагировавшего брома, т.е. 0,16 моль. И осталось 2-0,16=1,84 моль H2.
Объем сосуда 10л. Концентрации веществ С=n/V:
C(H2)=1,84/10=0,184 моль/л
C(Br2)=0,04/10=0,004 моль/л
C(H2)=0,32/10=0,032 моль/л
Константа равновесия:
Кр = [HBr]/[Br2][H2] = 0.032/ (0.184*0.004) = 43.5
2. Дайте определение понятию «моляльная концентрация» В каких единицах она выражается? Напишите формулы для определения моляльной концентрации (в сокращённом и развёрнутом виде) Поясните значение каждой величины. В каких единицах она выражается?
Ответ:
Моляльная концентрация – количество растворенного вещества в 1 кг растворителя: моль/кг.
Cm = n / mр-ля = m / (M· mр-ля)
где n – количество, моль, растворенного вещества
mр-ля – масса растворителя, кг
m – масса растворенного вещества, г
M – мольная масса растворенного вещества, г/моль.
Задача. Какой объём 10%-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,105 г/мл) требуется для приготовления 5л 2%-ного раствора (плотность 1,02 г/мл)
Решение:
Необходимо приготовить V2=5 л ω2=2% р-р Na2CO3, плотностью p2 = 1,02 г/мл = 1020 г/л.
Масса раствора m=V*p2 = 5*1020 = 5100 г.
Масса Na2CO3 в растворе mNa2CO3= m2*ω2 = 5100*0,02= 102 г.
Масса 10% раствора с тем же количеством Na2CO3m1= mNa2CO3/ω1= 102/0,1=1020 г.
Плотность раствора p1= 1105 г/л.
Объем раствора равен V1 = m1/p1 = 1020/1105 = 0,92 л
3. Определение молярной массы неэлектролита по осмотическому давлению раствора.
Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если в 5 л. Раствора содержится 2,5 г. неэлектролита. Осмотическое давление этого раствора равно 0,23 ∙ 105 Па при 20ºС.
Решение:
Р осм. ∙ V = nRT
Заменив число молей n выражением m/М , где m – масса растворимого вещества, M – его молярная масса, получим
Р осм = mRT / МV
Отсюда, молярная масса растворенного вещества равна:
M = mRT/ Pосм. ∙ V
Молярная масса неэлектролита равна:
М = 2,5 ∙ 8,31 ∙ 293 = 52,96 г/моль.
0,23 ∙ 105 ∙ 5 ∙ 10-3
В каком направлении сместится равновесие в этой реакции при повышении температуры, понижении давления и введении катализаторов.
Ответ:
Обратимые химические реакции - реакции, протекающие одновременно в двух взаимно противоположных направлениях
Необратимые реакции – реакции, протекающие до полного превращения молекул исходных веществ в молекулы побочных веществ.
Химическое равновесие – состояние системы реагирующих веществ, при котором скорость прямой и обратной реакции равны между собой.
Ств + H2Oг = COг + H2г; ΔHх.р.>0
Эндотермическая реакция, идет с поглощением тепла
Константа равновесия: Кр = [CO2][H2]/[H2O], [Cтв] принимается за 1, т.к. это твердая фаза.
В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие смещается в сторону противодействующую внешнему воздействию.
В увеличением температуры равновесие сместится вправо. С увеличением давления - влево. Введение катализатора ускорит в равной степени прямую и обратную реакцию, т.е. уменьшит время до достижения состояния равновесия.
Задача. В замкнутом сосуде объёмом 10 литров находится 4г водорода и 32 г брома. К моменту установления равновесия в реакции между ними
H2г + Вr2г = 2HВrг прореагировало 80% исходного количества брома. Рассчитайте константу равновесия.
Решение:
H2г + Br2г= 2HBrг
Молекулярная масса водорода 2 г/моль. Брома 160 г\моль.
Количество водорода в сосуде = m/M = 4/2 = 2 моль
Количество брома = 32/160 = 0,2 моль
Прореагировало 80% брома, т.е. 0,2*0,8=0,16 моль.
Осталось 0,2-0,16=0,04 моль брома.
Образовалось HBr в 2 раза больше, чем прореагировало Br2 (согласно уравнению реакции), т.е. 0,16*2=0,32 моль HBr.
Количество прореагировавшего водорода равно количеству прореагировавшего брома, т.е. 0,16 моль. И осталось 2-0,16=1,84 моль H2.
Объем сосуда 10л. Концентрации веществ С=n/V:
C(H2)=1,84/10=0,184 моль/л
C(Br2)=0,04/10=0,004 моль/л
C(H2)=0,32/10=0,032 моль/л
Константа равновесия:
Кр = [HBr]/[Br2][H2] = 0.032/ (0.184*0.004) = 43.5
2. Дайте определение понятию «моляльная концентрация» В каких единицах она выражается? Напишите формулы для определения моляльной концентрации (в сокращённом и развёрнутом виде) Поясните значение каждой величины. В каких единицах она выражается?
Ответ:
Моляльная концентрация – количество растворенного вещества в 1 кг растворителя: моль/кг.
Cm = n / mр-ля = m / (M· mр-ля)
где n – количество, моль, растворенного вещества
mр-ля – масса растворителя, кг
m – масса растворенного вещества, г
M – мольная масса растворенного вещества, г/моль.
Задача. Какой объём 10%-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,105 г/мл) требуется для приготовления 5л 2%-ного раствора (плотность 1,02 г/мл)
Решение:
Необходимо приготовить V2=5 л ω2=2% р-р Na2CO3, плотностью p2 = 1,02 г/мл = 1020 г/л.
Масса раствора m=V*p2 = 5*1020 = 5100 г.
Масса Na2CO3 в растворе mNa2CO3= m2*ω2 = 5100*0,02= 102 г.
Масса 10% раствора с тем же количеством Na2CO3m1= mNa2CO3/ω1= 102/0,1=1020 г.
Плотность раствора p1= 1105 г/л.
Объем раствора равен V1 = m1/p1 = 1020/1105 = 0,92 л
3. Определение молярной массы неэлектролита по осмотическому давлению раствора.
Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если в 5 л. Раствора содержится 2,5 г. неэлектролита. Осмотическое давление этого раствора равно 0,23 ∙ 105 Па при 20ºС.
Решение:
Р осм. ∙ V = nRT
Заменив число молей n выражением m/М , где m – масса растворимого вещества, M – его молярная масса, получим
Р осм = mRT / МV
Отсюда, молярная масса растворенного вещества равна:
M = mRT/ Pосм. ∙ V
Молярная масса неэлектролита равна:
М = 2,5 ∙ 8,31 ∙ 293 = 52,96 г/моль.
0,23 ∙ 105 ∙ 5 ∙ 10-3