Завдання та запитання для самопідготовки

1. Поясніть, чому хімічні реакції відбуваються з поглинанням або виділенням тепла.

2. Дайте означення ентальпії утворення хімічної сполуки. Визначте теплоту утворення цинк сульфіду, якщо під час реакції 0,25 г сірки з надлишком цинку виділиться 1,6 кДж теплоти. Запишіть відповідне термохімічне рівняння.

3. Яка кількість теплоти виділиться при вибуху 1 л водню та 2 л хлору, взятих за нормальних умов, якщо теплота утворення хлороводню – 91,8 кДж/моль?

4. Обчисліть кількість теплоти, що виділяється при згоранні 15 л (н. у.) етену, якщо стандартні ентальпії утворення С₂Н₄, Н₂О (рід.), СО₂ відповідно дорівнюють: +52,3; -285,8; -393,5 кДж/моль.

5. Обчисліть стандартну ентальпію утворення Са(ОН)₂, якщо при розчиненні 16 г СаС₂ уводі виділяється 31,4 кДж тепла. Стандартні ентальпії утворення СаС₂ (кр.), С₂Н₂ (г), Н₂О (рід.) відповідно дорівнюють: -62,8 кДж/моль, 227 кДж/моль, -286 кДж/моль.

6. Дайте означення ентропії. Як залежить ентропія від агрегатного стану речовини?

7. Користуючись таблицею стандартних ентропій (див. Додаток), визначте ∆_rS⁰ для реакцій:

а) FeO (т) + СО (г) = Fe (т) + СО₂ (г);

б) MgCO₃ (т) = MgO (т) + СО₂ (г);

в) СО_{2 (г)} + Са(ОН)₂ (т) = СаСО₃ (т) + Н₂О (р).

8. Яка термодинамічна функція визначає можливість проходження хімічної реакції? Який існує її зв’язок з ентальпією та ентропією? Чи завжди реакція, для якої ∆_rG < 0, дійсно відбувається?

9. Визначте, чи можлива реакція:

SiO₂ (кр.) + 2 NaOH (рід.) = Na₂SiO₃ (кр.) + Н₂О (рід.) при стандартних умовах. ∆_fG⁰(SiO_2(кр.)) = -803,75 кДж/моль, ∆_fG⁰(NaOH_(рід.)) = -377,0 кДж/моль, ∆_fG⁰(Н₂О_(рід.)­) = -237,5 кДж/моль, ∆_fG⁰(Na₂SiO_3(кр.))= -1436,6 кДж/моль.

10. Визначте, в якому напрямку відбувається процес: СаСО_3(кр.) = СаО_(кр.) + СО_2(г) при стандартних умовах та обчисліть температуру вище якої починається розкладання кальцій карбонату.

Речовина	∆fН^0, кДж/моль	S^0, Дж/(моль∙К)
СаСО3 (кр.)	-1206,0	92,9
СаО (кр.)	-635,1	39,7
СО2 (г)	-393,5	213,6

Лабораторна робота № 4 Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага.

Мета: встановити залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин, температури, наявності каталізатора та дослідити вплив концентрації речовин на хімічну рівновагу.

Дослід 1. Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакції в гомогенній системі.

Швидкість хімічної реакції розглянемо на прикладі взаємодії натрій тіосульфату з сульфатною кислотою. Реакція відбувається згідно з рівнянням:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S↓ + SO₂ + H₂O.

Внаслідок реакції виділяється сірка , що обумовлює помутніння розчину. Термін часу від початку реакції до помітного помутніння (опалесценції) залежить від швидкості реакції.

Приготувати три розчини натрій тіосульфату різної концентрації. Для цього в три сухі пробірки внести: в першу 5 краплин розчину натрій тіосульфату заданої концентрації і 10 крапель води, в другу 10 крапель розчину тіосульфату і 5 крапель води, в третю – тільки 15 крапель розчину натрій тіосульфату. Розчини перемішати струшуванням. Таким чином відносна концентрація Na₂S₂O₃ в першій пробірці буде 1С, у другій 2С, у третій 3С (С – концентрація).

В кожну пробірку додати по одній краплині розчину сульфатної кислоти і записати час в секундах від моменту добавляння кислоти до появи в розчині помітної опалесценції.

Результати досліду занести у таблицю.

Число кра-пель Na2S2O3	Число кра-пель Н2О	Загаль-ний об’єм розчи-ну краплі	Відносна концент-ра­ція Na2S2O3	Число крапель H2SO4	Час протікання реакції τ, с	Швидкість реакції ν=1/τ (с^-1)
5	10	15	1С	1
10	5	15	2С	1
15	-	15	3С	1

Зобразіть графік залежності швидкості реакції від концентрації натрій тіосульфату, відклавши на осі ординат швидкість реакції (ν=1/τ) в умовних одиницях, на осі абсцис – відносну концентрацію. Сформулюйте залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин в умовах досліду.

Дослід 2. Залежність швидкості реакції від температури.

Налити в одну пробірку 5 мл 0,5 н. розчину Na₂S₂O₃, в другу – 5 мл 0,5 н. розчину H₂SO₄. Обидві пробірки вмістити у склянку з водою, щоб розчини набули однакової температури (температура води). Через 5-7 хв виміряти температуру води. Злити разом вміст обох пробірок. Точно зазначте час від початку реакції до появи каламуті. У дві інші пробірки налити по 5 мл тих самих розчинів. Вмістити їх на 5-7 хв на водяну баню, в якій температура на 10 ⁰C вища, ніж у попередній пробі.

Злити вміст обох пробірок. Визначте час до появи каламуті Потім повторіть дослід, підвищивши температуру ще на 10 ⁰С. Результати дослідів записати у таблицю.

№ про-бір­ки	Об’єм розчину, мл		Темпе­ратура	Час появи кала-муті, t, c	Відносна швидкість реакції ν=1/τ (с^-1)
	Na2 S2O3	H2SO4
1	5,0	5,0
2	5,0	5,0
3	5,0	5,0

За добутими даними побудуйте графік залежності швидкості реакції від температури: на осі абсцис відкладіть температуру, на осі ординат – відносну швидкість реакцій. Зробіть висновок про залежність швидкості хімічної реакції від температури.

Дослід 3. Порівняння активності різних каталізаторів.

У чотири пробірки налити по 10 крапель 3 %-го розчину гідроген пероксиду. Добавити на кінчику шпателя: у першу пробірку силіцій(IV) оксид, в другу – ферум(ІІІ) оксид, в третю – манган(IV) оксид, в четверту пробірку – розчин ферум(ІІІ) хлориду. По інтенсивності виділення газу порівняйте швидкості розкладу гідроген пероксиду. Зробити висновок про вплив каталізаторів на швидкість цих реакцій. Яка речовина найкраще каталізує розклад гідроген пероксиду? Зазначити, який каталіз (гомогенний чи гетерогенний) мав місце у кожному випадку.

Дослід 4. Вивчення оборотності хімічної реакції.

До 5 мл розбавленого розчину ферум (ІІІ) хлориду долити 5 мл розбавленого розчину калій тіоціанату (KSCN). Спостерігати появу характерного криваво-червоного забарвлення, обумовленого утворенням Fe(SCN)₃. Написати рівняння реакції в молекулярному та йонному виглядах.

Добутий розчин розлити порівну в чотири пробірки. Першу залишити для порівняння, в другу добавте 2-3 краплі насиченого розчину ферум(ІІІ) хлориду, в третю – 2-3 краплі насиченого розчину калій тіоціанату, в четверту – трохи твердого хлориду калію. Вміст другої і третьої пробірок змішайте, четверту – сильно струсіть.

Що спостерігається у кожній пробірці при введенні однойменних йонів? Поясніть наслідки досліду. Запишіть вираз константи рівноваги.