Домашнее задание

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 (Н⁰) веществ:Н⁰(KCl_(k)) = -436,8 кДж/моль,Н⁰(Cl^-_(г)) = -233,7 кДж/моль,Н⁰(K⁺_(г)) = 514,6 кДж/моль.

3. Которой из реакций соответствует уменьшение энтропии

C_(тв) + Н₂О_(газ) = CО_(газ) + Н_2(газ)

C_(тв) + O_2(газ) = CО_2(газ)

NH₄NO_3(тв) = N₂O_(газ) + 2Н₂О_(газ)

CО_(газ) + 3Н_2(газ)= СH_4(газ) + Н₂О_(газ)

4. Найти количество теплоты, которое выделяется при взаимодействии 4,6 г натрия с 6,4 г серы, если теплота образования Na₂Sравна 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 () равен 3?

Решение.Согласно правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на каждые 10 К скорость реакции возрастает в 2-4 раза:

V_t/V₀=^(T-T0)/10

В данной задаче = 3.

V_t/V₀= 3^30/10= 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

2Р_тв+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]₀и [O₂]₀равны 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.