Завдання та запитання для самопідготовки

1. Дайте визначення швидкості хімічної реакції. Які фактори впливають на швидкість гомогенної та гетерогенної реакції?

2. Сформулюйте закон діючих мас. Що таке константа швидкості реакції та який її фізичний зміст? Від чого залежить константа швидкості реакції та чи може змінюватись її значення протягом реакції?

3. Чи у всіх випадках можна передбачити характер математичної залежності швидкості реакції від концентрації? Відповідь обґрунтуйте.

4. Як зміниться швидкість реакції 2SO₂ + O₂ = 2SO₃, якщо об’єм системи: а) зменшити вдвічі; б) збільшити втричі.

5. У певний момент перебігу реакції А₂ + 3В₂ = 2АВ₃ у замкненому об’ємі концентрації А₂, В₂ та АВ₃ відповідно становили 2, 0,5 та 4 моль/л. Визначте вихідні концентрації реагентів.

6. У скільки разів підвищиться швидкість деякої реакції, якщо температуру збільшити з 20 до 120 ⁰С? Температурний коефіцієнт реакції дорівнює двом.

7. На скільки градусів треба підвищити температуру, щоб швидкість реакції збільшилась у 81 раз, якщо температурний коефіцієнт дорівнює 3?

8. Вихідні концентрації NO та Cl₂ відповідно дорівнюють 0,8 та 0,4 моль/л. Обчисліть константу рівноваги реакції 2NO_(г) + С1_2(г)  2NOCl_(г), якщо на момент встановлення рівноваги прореагувало 40% NO.

9. Під час нагрівання NO₂ у закритій системі до певної температури рівновага реакції 2NO₂  2NO + O₂ встановлюється за таких концентрацій, моль/л: [NO₂] = 0,06; [NO] = 0,24; [O₂] = 0,12. Знайдіть константу рівноваги для цієї температури і вихідну концентрацію NO₂.

10. У чому суть принципу Ле-Шательє? Як залежить хімічна рівновага від тиску, температури і концентрації реагуючих речовин? Визначте, в якому напрямку зміститься рівновага таких реакцій:

СО + Н₂О  СО₂ + Н₂, ∆_rH⁰ = -41,82 кДж

N₂O₄  2NO₂, ∆_rH⁰ = +56,88 кДж

2H₂ + O₂  2H₂O, ∆_rH⁰ = -490,95 кДж

C + H₂O  CO + H₂ , ∆_rH⁰ = +117,10 кДж

а) при підвищенні температури; б) при підвищенні тиску.

Лабораторна робота № 5

Загальні властивості розчинів. Виготовлення розчинів заданої концентрації.

Мета: узагальнити теоретичні знання про розчини, формувати уміння виготовляти розчини заданої концентрації, удосконалювати уміння працювати з мірним посудом та зважувальними приладами.

Дослід 1. Зміна температури при розчиненні речовин.

В дві пробірки налити до 1/3 їх об’єму дистильованої води і виміряти її температуру. В першу пробірку насипати біля 1 г кристалічного амоній нітрату, розчинити його при перемішуванні і виміряйте температуру. В другу пробірку внести 2-3 шматочки лугу і після його розчинення визначити температуру розчину.

Зробіть висновок про тепловий ефект розчинення цих речовин.

Дослід 2. Залежність розчинності солей від температури.

В пробірку налити близько 1 мл води. Внести мікрошпатель натрій нітрату і перемішати до повного розчинення солі. Далі добавити NaNO₃ і перемішувати до тих пір, поки на дні пробірки не залишиться трохи солі, яка не буде розчинятись при перемішуванні. Пробірку закріпити в пробіркотримачі і нагріти її в полум’ї до повного розчинення солі. Продовжувати додавати натрій нітрат в гарячий розчин до одержання насиченого розчину.

Нагріти пробірку до кипіння і повного розчинення кристалів солі, а потім охолодити пробірку в холодній воді. Спостерігати виділення кристалів NaNO₃.

1. Дати визначення насиченим і ненасиченим розчинам.

2. Порівняти результати своїх спостережень з даними розчинності натрій нітрату.

3. Зробити висновок про залежність розчинності від температури.

Дослід 3. Виготовлення розчину солі з певною масовою часткою розчиненої речовини.

Варіант 1.

Виготовте 20 г розчину з масовою часткою калій хлориду 0,05.

Варіант 2.

Виготовте 25 г розчину з масовою часткою 3 %.

Варіант 3.

Виготовте 15 г розчину з масовою часткою натрій карбонату 3 %.

Варіант 4.

Виготовте 20 г розчину з масовою часткою кухонної солі 15 %.

Відповідно до завдання, яке видав викладач (можливі також і інші завдання), обчисліть, яку масу солі і води треба взяти для виготовлення розчину.

Зважте на аналітичних терезах відповідно до зроблених обчислень масу солі (наважку) та висипте сіль у хімічний стакан.

Відміряйте мірним циліндром потрібний об’єм дистильованої води і вилийте в хімічний стакан з наважкою. Перемішайте вміст стакана скляною паличкою до повного розчинення солі.

Дослід 4. Виготовлення розчину солі заданої молярної концентрації.

Варіант 1.

Виготовте 25 мл розчину калій хлориду з молярною концентрацією 0,2 моль/л.

Варіант 2.

Виготовте 25 мл розчину натрій нітрату з молярною концентрацією 1 моль/л.

Варіант 3.

Виготовте 25 мл розчину натрій карбонату з молярною концентрацією 0,15 моль/л.

Відповідно до завдання, яке видав викладач (можливі і інші варіанти), обчисліть масу солі, необхідну для виготовлення заданого об’єму розчину.

Зважте на аналітичних терезах відповідно до зроблених обчислень наважку солі.

Всипте зважену сіль у мірну колбу на 25 мл. Для цього вставте у мірну колбу суху лійку і через неї всипте наважку солі, а потім ретельно змийте стінки лійки невеликим об’ємом дистильованої води з промивалки.

Добавте в мірну колбу дистильовану воду до 1/3 її місткості (приблизно 7-10 мл). Закрийте колбу щільно пробкою, перемішайте її вміст обережним струшуванням, домагаючись повного розчинення солі. Якщо сіль не розчинилась, добавте ще води, але не більше ¾ місткості колби. Після того, як сіль розчиниться, долийте води до риски (останню краплю добавте з піпетки) так, щоб нижній рівень меніска співпадав з мірною рискою. Закрийте колбу пробкою і знову перемішайте.

Дослід 5. Виготовлення розчину заданої концентрації з проведенням розрахунків за діагональними схемами.

В лабораторній практиці часто виникає необхідність із концентрованого розчину виготувати розведений. Для розрахунку зручно користуватись правилом діагональних схем ( правило «хреста»"):

де ω – масова частка заданого розчину; ω₁ – масова частка розчину з вищою концентрацією; ω₂ – масова частка розчину, який використовується для розведення (у випадку з водою ω₂ = 0); m₁ i m₂ – маси вихідних розчинів, які визначають співвідношення, в яких необхідно змішувати вихідні розчини: m₁ = ω-ω₂ i m₂ = ω₁-ω.

Наприклад, треба приготувати 100 см³ 10 %-го розчину кухонної солі із 22 % і 4 %-го розчинів NaCl.

Скористаємось правилом діагональних схем:

співвідношення масових частин 22%-го і 4%-го розчину - сума їх масових частин.

Із довідника виписуємо значення густини розчинів кухонної солі з різною масовою часткою: ρ_22% = 1,164 г/см³, ρ_10% = 1,071 г/см³; ρ_4% = 1,027 г/см³ .

Знаходимо масу 100 см³ 10 %-го розчину солі: m = V · ρ; m = 100 см³ · 1,071 г/см³ = 107,1 г.

Ще раз згадуємо, що маса 22 %-го розчину у виготовленому розчині складає одну частину, а 4 %-го – дві. Знаходимо маси цих розчинів, склавши пропорції:

107,1	-	3 ч
m1	-	1 ч

107,1		-		3 ч
m2		-		2 ч

Розраховуємо відповідні об’єми, розділивши масу розчину на його густину:

V_22% = ; V_4% =

Зазначимо, що якщо розчини, які змішуються, мають різну густину, то додавати їх об’єми при розрахунках не можна (так званий об’ємний ефект).

Виміряти розраховані об’єми вихідних розчинів, змішати їх у склянці місткістю 200 см³ і добре перемішати. Перенести добутий розчин у мірний циліндр на 100 см³ і визначити його густину ареометром. Порівняти це значення з табличним та розрахувати відносну похибку.