Пособие для самоподготовки к лабораторным по химии в [12]

б) 0,2 и1. в) 1 и1. г) 0,5 и2.

4. Скоростькакихреакцийувеличиваетсясростомтемпературы? а) любых; б) экзотермических;

в) эндотермических; г) сбольшейэнергиейактивации.

5. Увеличениескоростиреакциисповышениемтемпературывызывается...

а) увеличениемсреднейкинетическойэнергиимолекул; б) возрастаниемчислаактивныхмолекул; в) ростомчисластолкновений;

г) изменениемпространственнойориентации.

6. Если константаскоростиоднойреакции(k') большеконстанты скорости второйреакции(k'') , токакоесоотношениемеждуэнергиямиактивацииэтих реакцийправильно?

а) Ea ' Ea ''; б) Ea ' Ea ''; в) E a ' Ea '';

г) нельзяопределить.

7. Какизменитсяскоростьреакции2NO O2 2NO2 , еслиобъемреакционного сосудаувеличитьв2 раза?

	а) уменьшитсяв4 раза;
	б) уменьшитсяв8 раз;
	в) возрастетв4			раза;
	в) возрастетв8			раз.
			0		4	-1	0
8. При20 Сконстантаскоростинекоторойреакцииравна10						мин	, апри50 С–
8	10	4	-1
			мин. Чемуравентемпературныйкоэффициентскоростиреакции?

а) 2; б) 3; в) 4; г) 5.

9. Какоеутверждениесправедливодляобратимойреакции2NO O2 2NO2 в

моментустановленияравновесия?

31

а) 0;

пр об

б) 0;

пр об

в) всегда2CNO CO 2 ;

г) всегдаCNO CNO 2 .

10. Вкакомслучаеравновесныеконцентрацииисходныхвеществминимальны, если система 2SO2 O2 2SO3 может характеризоваться следующими константамиравновесия:

а) 0,5; б) 1; в) 2; г) 4.

11. Константа равновесия реакции 4HCl +O2 2H2O +2Cl2 при некоторой температуреравна0,3. Какможноизменитьчисленноезначениеконстанты?

а) изменитьтемпературу; б) изменитьисходнуюконцентрациюкислорода;

в) изменитьравновеснуюконцентрациюхлора; г) изменитьравновесныеконцентрацииисходныхвеществ.

12. ДиоксидазотаNO2 окрашенвбурыйцвет, егодимер N2O4 бесцветен. Предскажите, какбудетменятьсяокраскасмеси газовпри одновременном

повышении	температуры и понижении давления в системе
2NO2 N2O4 ,	H<0:

а) окраскаусилится; б) смесьгазовобесцветится;

в) окрасканеизменится; г) окраскастанетменееинтенсивной.

13. С ростом температуры значение константы равновесия реакции 2H2O 2H2 O2 возрастает. Каковозначение H этойреакции?

а) H<0;

б) H=0;

в) H>0.

г) нельзяопределить.

14. Обратимаяреакцияпротекаетвгазовойфазеивуравнениипрямойреакции суммастехиометрическихкоэффициентовбольше, чемвуравненииобратной. Какбудетвлиятьнаравновесиевэтойсистемеповышениедавления?

а) равновесиесмещаетсявлево;

32

б) равновесиененарушается; в) равновесиесмещаетсявправо; г) нельзяопределить.

15. Смещаетсялиравновесиереакции2SO2 O2 2SO3, H0 192кДжпри повышениитемпературы?

а) равновесиененарушается; б) смещаетсявлево; в) смещаетсявправо; г) нельзяопределить.

16. Вводномрастворехлоридамеди(II) имеетместоравновесие

Cu2+ 3Cl [CuCl] .

голубая зеленаяокраска

ПоложениеравновесияпринизкойконцентрацииионовCl соответствует областисуществованияисходныхвеществ; растворокрашенвголубойцвет. Как изменитсяокраскарастворапривведениисолянойкислотыHCl ?

а) растворстанетзеленым; б) интенсивностьголубойокраскиувеличится;

в) растворнеизменитокраски; г) растворобесцветится.

Б. Вопросысмножественнымиответами“верно-неверно”

Длякаждоговопросаилинезаконченногоутверждениядается4 ответа, из которыхмогутбытьправильнымиодин, два, трииливсе.

1. Скоростьхимическихреакцийзависитот: а) температуры; б) природыреагирующихвеществ; в) концентрации;

г) присутствиякатализатора.

2. МатематическоевыражениеЗДМ дляреакции

MnO2(к) 4HCl(г) MnCl2(к) Cl2(г) имеетвид:

а) kC4HCl;

б) kCMnO2 C4HCl;

в) kPHCl4 ;

г) k.

3. Какиеизперечисленных воздействий приведутк изменению константы

33

скоростиреакции? а) изменениедавления; б) изменениетемпературы;

в) изменениеобъемареакционногососуда; г) введениевсистемукатализатора.

4. Чем объясняетсяповышениескорости реакции при введении всистему катализатора?

а) уменьшениемэнергииактивации; б) увеличениемсреднейкинетическойэнергиимолекул; в) возрастаниемчисластолкновений; г) ростомчислаактивныхмолекул.

5. Какой формулой выражается правило Вант-Гоффа, определяющее зависимостьскоростиреакцииоттемпературы?

а)

k

T+10

T+10

3;

k

T

T

T/10

;

б)

T2

T1

в) kT

kT

(T T ) /10

;

2

2

1

1

T/10

k

T2

T2

г)

.

k

T1

T1

6. Энергияактивациинеобходимамолекуламдля: а) преодоленияэнергетическогобарьерареакций; б) ослабленияхимическихсвязей;

в) преодоленияотталкиваниямеждуэлектронамиприсближениичастиц; г) измененияпространственнойориентации.

7. Какиеизприведенныхвыраженийсоответствуютматематическойзаписи уравненияАррениуса?

а) ln k=ln A Ea

/ RT;

б)

lg

kT

2

E

a

T T

;

2

1

kT

2,3R

T1T2

1

в) k=A e-Ea / RT;

г)

2,3 R T T

lg

kT

E

2 1

2

.

a

T2 -T1

kT

1

8. Обратимыереакции– этореакции: а) идущиесвыделениемэнергии;

34

б) идущиеодновременновдвухпротивоположныхнаправлениях; в) любые; г) идущиеспоглощениемэнергии.

9. Какоеутверждениесправедливодляобратимойреакции

FeO( к) CO(г) Fe(к) CO2(г)

вмоментустановленияравновесия?

а) 0;

пр об

б) KC CCO2 / CCO ;

в) 0;

пр об

г) KP PCO2 / PCO.

10.Константаравновесиянезависитот: а) температуры; б) концентрацииреагирующихвеществ;

в) присутствиякатализатора; г) давления.

11.По значению констант равновесия для перечисленных ниже систем определите, вкакомслучаереакцияпротекаетнаиболееполно.

а) CO(г) Cl2(г) COCl2(г) ,	(K=50);
б) 2SO2(г) O2(г) 2SO3(г) ,	(K=0,5);
в) Cd 2+ S2- CdS,	(K=7 1028 );
г) H+ HS- H2S,	(K=1 105 ).

12. Укажитепрямую реакцию, скоростькоторойувеличитсясповышением температурывменьшейстепенипосравнениюсобратной.

а) CO2(г) H2(г) CO(г) H2O(г)	H= 0,8 кДж;
б) C(г) CO2(г) 2CO(г)	H=130 кДж;

в) 4HCl(г) O2(г) 2H2O(г) 2Cl2(г) 117,2 кДж; г) H2(г) J2(г) 2HJ(г) Q.

13. Вкакихслучаяхможнооднозначносказать, вкакомнаправлениисмещается равновесиевследующихсистемахприодновременномувеличениитемпературы идавления?

а) CO H2 O(г) CO2 H2	H<0;
б) N2O4 2NO2 ,	H>0;

35

в) 2N2 +O2 2N2O	H>0;
г) 3NO2(г) H2O(ж) 2HNO3(ж) NO(г)	H>0.

14. Если объем закрытого реакционного сосуда, в котором установилось равновесие2SO2 O2 2SO3 , уменьшитьв2 раза, то:

а) скоростипрямойиобратнойреакцийостанутсяодинаковыми; б) скоростьпрямойреакциистанетв2 разабольшескоростиобратной; в) равновесиенесместится; г) равновесиесместитсявправо.

15. Вкакихслучаяхможнооднозначносказать, вкакомнаправлениисмещается равновесие в следующих системах при одновременном уменьшении температурыиповышениидавления?

а) 2CO +O2 2CO2	H<0;
б) 2C(т) +O2 2CO	H<0;
в) 2N2 +O2 2N2O	H>0;
г) 4HCl(г) O2 2H2 O(г) 2Cl2(г)	H<0.

16. Вкакихпроцессах, длякоторыхуказанонаправлениесмещенияравновесия приизменениитемпературы, H > 0?

а) 2HCl(г) H2(г) Cl2(г)					(t0 повышается);
б) 2H2O(г) 2H2(г) O2(г)					(t0 понижается);
в) CaCO3(т) CaO(т) CO2(г)					(t0 понижается);
г) 2SO	2(г)	O	2(г)	2SO	(t0 понижается).
				3(г)

36

Теоретическиесведениякзанятию № 2

2 Растворы электролитовиихосновные характеристики

2.1 Значимостьизучаемойтемы

Растворы играютбольшую рольв жизни и практической деятельности человека. Онинаходятсамоеразнообразноеприменениевтехнологииполучения полупроводников и полупроводниковых приборов, в очистке веществ, в гальваническихпроцессахполученияметаллов, вработехимическихисточников тока, впроцессахтравленияметалловиполупроводников.

При изучении студентами материала данного курсазнание этой темы позволяетлучшепонять:

-физико-химическиепроцессы, идущиенаграницеразделафазсучастием заряженныхчастиц(ионовиэлектронов);

-важнейшиеположенияионнойтеорииэлектролиза;

-прогнозироватьосуществимостьокислительно-восстановительныхреакций.

2.2 Требованиякисходномууровню знанийиумений

ЧтобыВамбылолегчеразобратьсяввопросахтеорииданнойтемы, нужно знатьследующиевопросышкольного(ш) ивузовского(в) курсовхимии.

1.Электролитыинеэлектролиты(ш).

2.Электролитическаядиссоциация(ш).

3.Уравнениядиссоциациикислот, щелочейисолей(ш).

4.Закон действующих масс для обратимых химических процессов и константахимическогоравновесия(в).

5.Химическоеравновесиеиусловияегосмещения(в).

6.Способывыраженияколичественногосоставарастворовмассоваядоля, молярнаяконцентрация(ш).

7.Умениевыполнятьрасчеты сиспользованием этихколичественныххарактеристикрастворов(ш).

ЕслипоодномуизвопросовисходногоуровняуВасимеетсяпробел, заполнитеего, проработавсоответствующийразделлекционногоматериалаи учебника:

КузьменкоН.Е., ЕреминВ.В., ПопковВ.А. Началахимии. – М.: Изд-во

«Экзамен», 1999.

ГлинкаН.Л. Общаяхимия. – Л.: Химия, 1988. КоровинН.В. Общаяхимия. – М.: Высш. шк., 2000.

37

2.3 Cодержаниетемы. Основныепонятияиопределения

В технологической практике чаще имеютдело нес индивидуальными веществами, асгетерогеннымиилигомогеннымисмесямивеществ. Гомогенные смеси переменногосоставадвухиболеевеществназываютсярастворами.

Компонент раствора, концентрация которого выше других компонентов, являетсярастворителем. Растворительсохраняетсвоефазовоесостояниепри образовании раствора. Различают газовые, жидкие и твердые растворы. Наибольшеераспространениеиприменениеимеютжидкие(водные) растворы.

2.3.1Растворыэлектролитов. Основы теории электролитическойдиссоциации

Поэлектрической проводимости растворы делятнадвавида: растворы неэлектролитов, не способные проводить электрический ток, и растворы электролитов, проводящие электрический ток. Электролит проводит электрический ток в результате направленного перемещения его ионов, создающих поток электрических зарядов. Таким образом, пропускание электрического токачерезэлектролитсопровождаетсяпереносом вещества. Расплавы и растворы электролитовотносятсякпроводникам второго рода. Электропроводность электролитов в десятки и сотни тысяч раз меньше электропроводностиметаллов(проводниковпервогорода), нонамногопорядков большеэлектропроводноститипичныхдиэлектриков. Так, при18ºС удельная электропроводностьсеребра6,15·105, 1М раствораКCl 9,8·10-2, парафина10-

18 -1 -1.

ом ·см

Электропроводностьводныхрастворовэлектролитовобъясняетсятеорией электролитическойдиссоциации.

Основныеположениятеорииэлектролитическойдиссоциации

1.Растворение—сложныйфизико-химическийпроцесс, врезультатекоторого частицырастворенноговеществавзаимодействуютсмолекуламирастворителя.

Прирастворениинеэлектролитовпроисходитхимическоевзаимодействие междумолекуламирастворяемоговеществаАВ и(n+m) молекуламиH2O с образованиемгидратированноймолекулыАВ(n+m)H2O:

AB+(n+m)H2O AB(n+m)H2O

(гидратация)

Этасистемахарактеризуетсяотсутствиемионоввраствореисоответственно не обладает ионной электрической проводимостью. Примерами растворов неэлектролитовмогутслужитьрастворыкислорода, сахара, глицеринавводе.

Прирастворенииэлектролитовпроцесспротекаетвдвестадии:

38

AB+(n+m)H2O AB(n+m)H2O	(гидратация);
AB(n+m)H2O A+ (nH2O) B-(mH2O)	(электролитическая
катион анион	диссоциация).
Электролитическая диссоциация—	процесс распада молекул

растворенного вещества под действием молекул растворителя на ионы. Уравненияэлектролитическойдиссоциацииобычнозаписываютвупрощенной формебезуказаниягидратнойоболочки.

AB A+ B- .

2. Необходимым условием, определяющим возможность процесса электролитическойдиссоциации, являетсяналичиеврастворяемом веществе ионных или полярных связей, а также достаточная полярность самого растворителя, котораяоцениваетсявеличинойдиэлектрическойпроницаемости. Водаимеетвысокуюдиэлектрическуюпроницаемость( = 81), чтоделаетее сильнымионизирующимрастворителем.

3. Существуют два механизма, по которым осуществляется распад электролитанаионы. Этоопределяетструктурарастворяющегосявеществав безводномсостоянии:

а) диссоциациярастворяющихсясолей, т.е. кристалловсионнойструктурой

(NaCl,...);

б) диссоциацияполярныхмолекул(HCl, HNO3,...).

Процессу диссоциации в данном случае предшествует ионизация— pасхождениеполюсоввмолекулеэлектролитаподдействиеммолекулводы.

4. Ионы отличаются от атомов, их образующих, присутствием электрического заряда. Ионы образуются в растворе электролитав таком количестве, чтоихсуммарныезаряды получаютсяодинаковыми, вследствие чеговесьрастворвцелом остаетсяэлектронейтральным. Ионы могутбыть "простыми" — образованныеодниматомомили"сложными" — образованные несколькимиатомами(SO42- , NO3-, MnO4-, ...).

Наиболеераспространенныеэлектролиты— кислоты, основания, соли.

Кислоты— электролиты (соединения), диссоциирующие в водных растворахсобразованиемизкатионовтолькокатионовводорода.

Упрощенныесхемыэлектролитическойдиссоциациикислот:

HNO3 → H+ + NO3-; H2SO4 → 2H+ + SO4

2-; HCl → H+ + Cl-.

Основания— электролиты (соединения), диссоциирующие в водных растворахсобразованиеманионовтолькоодноговида– гидроксид-ионов.

Упрощенныесхемыэлектролитическойдиссоциацииоснований:

NaOH → Na+ + OH-; KOH → K+ + OH-; Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-.

39

Соли— электролиты(соединения), диссоциирующиенакатионыметаллови одноатомныелибомногоатомныеанионыкислотногоостатка.

Упрощеннаямодельдиссоциациисолей предполагаетдиссоциацию ихв однустадиюиможетбытьпредставленасхемами:

NaCl → Na+ + Cl-; CuSO4 → Cu2+ + SO42-; Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42-

2.3.2Основныехарактеристикирастворов электролитов

Концентрациярастворов. Способывыраженияконцентрации

Основной количественной характеристикой растворов является концентрация, котораяотражаетсодержаниерастворенноговеществавединице массы, единицеобъемараствораилирастворителя. Наиболеечастоупотребляют следующиеспособывыраженияконцентрации:

а) массоваядоля( ) — отношениемассырастворенноговеществакобщей массераствора. Массоваядолярастворенноговеществавыражаетсявдолях единицыиливпроцентах:

	ω=	m(A)	(доли) или ω=	m(A)	100 (проценты),	(2.1)
		m(A) + m(B)		m(A) + m(B)

гдеm (А) иm (В) – массарастворенноговеществаАимассарастворителяВ. Массовая долярастворенного вещества, выраженнаяв % – этомасса

растворенного вещества в 100 г раствора. Например, если известно, что используется10%-ныйрастворвеществаА, тоэтоозначает, чтов100гтакого растворасодержится10грастворенноговещества;

б) молярнаяконцентрация(С) — числомолейрастворенноговеществав1

м

литрераствора:

С m(А)			n	,моль/ л	(2.2)
м	M V		V

гдеМ — мольнаямассарастворенноговещества, г/моль; V — объемраствора, л;

n m(МА) — количествовещества, моль.

(!) Молярнаяконцентрациярастворазаписываетсяследующим образом:

С (НCl) = 0,1 моль/л. Обозначение0,1 МНСl эквивалентнопредыдущейзаписи.

м

При разбавлении раствораколичество растворенного веществаостается однимитемже, поэтомусправедливоследующеесоотношение:

40