Контрольні запитання

1. Якими термодинамічними функціями можна описати стан системи?

2. Яка залежність між ентальпійним та ентропійним факторами у стані рівноваги?

3. Що є критерієм напрямку самочинного перебігу реакції за низьких та високих температур?

4. Визначте теплоту згоряння одного кубометра (н.у.) метану СН₄ і пропану C₃Н₈. Який з цих двох газів вигідніше застосовувати в якості балонного газоподібного палива?

5. Обчисліть теплові ефекти реакцій металотермічного утворення 1 кг заліза в реакціях:

Fe₂O₃ + 2 Al = Al₂O₃ + 2 Fe

Fe₂O₃ + 2 Cr = Cr₂O₃ + 2Fe

Чи можна ці реакції використовувати для зварювання сплавів на основі заліза?

6. Порівняйте теплові ефекти за стандартних умов реакцій відновлення оксиду заліза (III) різними відновниками:

а) Fe₂O_3(к) + 3Н_2(г) = 2 Fe_(к) + 3Н₂О_(г)

б) Fe₂O_3(к) + 3С_{(графіт)} = 2 Fe_(к) +3 CO_(г)

в) Fe₂O_3(к) + 3 CO_(г) = 2 Fe_(к) + 3 CO_2(г)

7. Обчисліть стандартні зміни енергії Гіббса і визначте, які з наступних реакцій можна використовувати для одержання металів з їх оксидів:

а) Fe₂O_3(к) + 2 Al_(к) = 2 Fe_(к) +Al₂O_3(к)

б) 3СаО_(к) + 2 Al_(к) = 3Са_(к) + Al₂O_3(к)

в)Cr₂O_3(к) + 2 Al_(к) = 2Cr_(к) + Al₂O_3(к)

г) Fe₂O_3(к) + 2Cr_(к) = 2 Fe_(к) +Cr₂O_3(к) .

8. Пряма чи зворотна реакція може протікати за стандартних умов у системі:

2NO_(г) + О_2(г) = 2NO_2(г).

Відповідь мотивуйте обчисленням Gпрямої реакції

3 Хімічна кінетика та хімічна рівновага Теоретична частина

3.1 Швидкість хімічної реакції

Хімічна кінетика – це розділ хімії, що вивчає швидкість перебігу різних хімічних реакцій. Швидкість реакції відповідає числу елементарних актів взаємодії, що відбуваються за одиницю часу: для гомогенних реакцій – в одиниці об^’єму, для гетерогенних – на одиниці площі поверхні поділу фаз. Швидкість реакцій характеризується зміною концентрації будь-якої з вихідних речовин або кінцевих продуктів реакції за одиницю часу і залежить від природи речовин, що реагують і умов за яких відбувається реакція. Найважливішими з цих умов є:

а) концентрація реагентів;

б) температура;

в) наявність каталізатора;

г) зовнішні умови (випромінювання, пластична деформація, природа речовини).

Залежність швидкості реакції від концентрації описує закон дії мас:

При сталій температурі швидкість елементарної хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин у степенях, що дорівнюють їхнім стехіометричним коефіцієнтам.

Швидкість необоротної реакції Аа + Bв  Сс + Dд дорівнює

,

(3.1.1)

де k – константа швидкості реакції, значення якої залежить від природи реагуючих речовин, але не залежить від їх концентрації;

[A], [B] – концентрації вступаючих у реакцію речовин (тверда фаза не враховується);

а, b – стехіометричні коефіцієнти у рівнянні реакції.

Залежність швидкості реакції від температури описує правило Вант-Гоффа:

При сталих концентраціях реагуючих речовин підвищення температури на кожні 10^О приводить до зростання швидкості реакції в 2-4 рази.

,

(3.1.2)

де– температурний коефіцієнт швидкості реакції;

t₁,t₂ – температура.

Вплив каталізатора на швидкість хімічних реакцій.

Каталізатори – речовини, які збільшують швидкість реакції, але самі при цьому не витрачаються, тобто не змінюють свій якісний і кількісний склад.

Інгібітори – речовини, які сповільнюють швидкість реакції.