Главная страница
qrcode

Ответы на вопросы к экзамену по химии. Вопросы к экзамену по химии Содержание Что называется моль вещества,молярная масса вещества. Сформулируйте закон эквивалентов


Скачать 326,96 Kb.
НазваниеВопросы к экзамену по химии Содержание Что называется моль вещества,молярная масса вещества. Сформулируйте закон эквивалентов
АнкорОтветы на вопросы к экзамену по химии.docx
Дата22.01.2017
Размер326,96 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаOtvety_na_voprosy_k_ekzamenu_po_khimii.docx
ТипВопросы к экзамену
#11543
страница5 из 7
Каталог
1   2   3   4   5   6   7

Обратимые и необратимые реакции


        Реакцию называют обратимой, если её направление зависит от концентраций веществ — участников реакции. Например, в случае гетерогенно-каталитической реакции

         N2 + 3H2 = 2NH3 (1)

при малой концентрации аммиака в газовой смеси и больших концентрациях азота и водорода происходит образование аммиака; напротив, при большой концентрации аммиака он разлагается, реакция идёт в обратном направлении. По завершении обратимой реакции, т. е. при достижении равновесия химического , система содержит как исходные вещества, так и продукты реакции. Реакцию называют необратимой, если она может происходить только в одном направлении и завершается полным превращением исходных веществ в продукты; пример — разложение взрывчатых веществ. Одна и та же реакция в зависимости от условий (от температуры, давления) может быть существенно обратима или практически необратима.

       Простая (одностадийная) обратимая реакция состоит из двух происходящих одновременно элементарных реакций, которые отличаются одна от другой лишь направлением химического превращения. Направление доступной непосредственному наблюдению итоговой реакции определяется тем, какая из этих взаимно-обратных реакций имеет большую скорость. Например, простая реакция

         N2O4 ⇔ 2NO2 (2)

         складывается из элементарных реакций

         N2O4 →2NO2 и 2NO2 →N2O4.

         Для обратимости сложной (многостадийной) реакции, например реакции (1), необходимо, чтобы были обратимы все составляющие её стадии.

Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем.[1]

А2 + В2 ⇄ 2AB

Конста́нта равнове́сия — величина, определяющая для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями (либо, в зависимости от условий протекания реакции, парциальными давлениями, концентрациями или фугитивностями) исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия (в соответствии с законом действующих масс). Зная константу равновесия реакции, можно рассчитать равновесный состав реагирующей смеси, предельный выход продуктов, определить направление протекания реакции.

Способы выражения константы равновесия


Для реакции в смеси идеальных газов константа равновесия может быть выражена через равновесные парциальные давления компонентов pi по формуле[1]:



где νi — стехиометрический коэффициент (для исходных веществ принимается отрицательным, для продуктов — положительным). Kp не зависит от общего давления, от исходных количеств веществ или от того, какие участники реакции были взяты в качестве исходных, но зависит от температуры [2].

Например, для реакции окисления монооксида углерода:

2CO + O2 = 2CO2

константа равновесия может быть рассчитана по уравнению:



Если реакция протекает в идеальном растворе и концентрация компонентов выражена через молярность ci, константа равновесия принимает вид:



Для реакций в смеси реальных газов или в реальном растворе вместо парциального давления и концентрации используют соответственно фугитивность fi и активность ai:





В некоторых случаях (в зависимости от способа выражения) константа равновесия может являться функцией не только температуры, но и давления. Так, для реакции в смеси идеальных газов парциальное давление компонента может быть выражено по закону Дальтона через суммарное давление и мольную долю компонента (), тогда легко показать[2], что:



где Δn — изменение числа молей веществ в ходе реакции. Видно, что Kx зависит от давления. Если число молей продуктов реакции равно числу молей исходных веществ (), то .

Стандартная константа равновесия


Стандартная константа равновесия реакции в смеси идеальных газов (когда начальные парциальные давления участников реакции равны их значениям в стандартном состоянии = 0,1013 МПа или 1 атм) может быть рассчитана по выражению:



где  — относительные парциальные давления компонентов, .

Стандартная константа равновесия — безразмерная величина. Она связана с Kp соотношением:



Видно, что если выражены в атмосферах, то и .

Для реакции в смеси реальных газов в стандартном начальном состоянии парциальные фугитивности газов принимаются равными их парциальным давлениям = 0,1013 МПа или 1 атм. Kf связана с K0 соотношением:



где γi — коэффициент фугитивности i-го реального газа в смеси.

  1. Что такое смещение химического равновесия.Как смещается равновесие химической реакции в зависимости от изменения давления,температуры и концентрации веществ в системе.

Основная статья: Принцип Ле Шателье — Брауна

Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции: температуры, давления и концентрации. Влияние, которое оказывают эти факторы на химическую реакцию, подчиняются закономерности, которая была высказана в общем виде в 1885 году французским ученым Ле-Шателье.

Факторы влияющие на химическое равновесие:

1) температура

При увеличении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции.

CaCO3=CaO+CO2 -Q t↑ →, t↓ ←

N2+3H2↔2NH3 +Q t↑ ←, t↓ →

2) давление

При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы, т.е. если в реакции участвуют твердые вещества, то они в расчет не берутся.

CaCO3=CaO+CO2 P↑ ←, P↓ →

1моль=1моль+1моль

3) концентрация исходных веществ и продуктов реакции

При увеличении концентрации одного из исходных веществ химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, а при понижении концентрации продуктов реакции-в сторону исходных веществ.

S2+2O2=2SO2 [S],[O]↑ →, [SO2]↑ ←

Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия!

Принцип Ле Шателье — Брауна (1884 г.) — если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Анри Ле Шателье (Франция) сформулировал этот термодинамический принцип подвижного равновесия, позже обобщённый Карлом Брауном[1].

Принцип применим к равновесию любой природы: механическому, тепловому, химическому, электрическому (эффект Ленца, явление Пельтье)

  1. Дайте определение растворам.Что такое растворителем или растворенным веществом.

Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. "Гомогенный" - значит, каждый из компонентов распределён в массе другого в виде своих частиц, то есть атомов, молекул или ионов.[1].

Раствор — однофазная система переменного, или гетерогенного, состава, состоящая из двух или более компонентов.

 Основные понятия: растворимость, растворитель, растворенное вещество.

Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе.

Растворитель – компонент раствора, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора.

Растворенное вещество – компоненты раствора за исключением растворителя.

  1. Что называется коэффициентом растворимости (растворимостью) вещества,в каких единицах он выражается.

Коэффициент растворимости.

Коэффициент растворимости – характеристика раствора, означающая число единиц массы безводного вещества, насыщающего при данных условиях 100 единиц массы растворителя. Измеряется в m (г) вещества на 100 г растворителя.

  1. От каких факторов зависит растворимость твердых и жидких веществ.

Раствори́мость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Растворимость выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе либо в процентах, либо в весовых или объёмных единицах, отнесённых к 100 г или 100 см³ (мл) растворителя (г/100 г или см³/100 см³). Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твёрдых веществ — практически только от температуры.

  1. От каких факторов зависит растворимость газов. Закон Генри.

Зако́н Ге́нри — закон, по которому при постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором. Закон пригоден лишь для идеальных растворов и невысоких давлений.Закон описан английским химиком У. Генри в 1803 г.Закон Генри записывается обычно следующим образом:



где:

 — парциальное давление газа над раствором,

 — молярная концентрация газа в растворе,

  • — коэффициент Генри.

Согласно закону Генри растворимость газа в жидкости пропорциональна давлению, под которым газ находится, но при условии, что газ при растворении не образует новых соединений и молекулы его не полимеризуются[1].

  1. Что называется концентрацией растворенного вещества. Назовите способы выражения концентрации вещества.

Концентрация  — величина, характеризующая количественный состав раствора.

Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это отношение неоднородных величин.

Способы выражения:

1 Массовая доля

 2 Объёмная доля

 3 Молярность (молярная объёмная концентрация)

 4 Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента, или просто «нормальность»)

 5 Мольная (молярная) доля

 6 Моляльность (молярная весовая концентрация, моляльная концентрация)

 7 Титр раствора

 8 Весообъёмные проценты

  1. Дайте определение процентной концентрации растворенного вещества.

Процентная концентрация по массе ( весу) выражается числом граммов растворенного вещества, содержащегося в 100 г раствора. Например, 5 % - ный раствор серной кислоты содержит 5 г кислоты в 100 г раствора, или, что то же самое, 5 г кислоты приходится на 100 - 5 95 г воды.
Процентная концентрация выражается количеством весовых частей вещества, содержащихся в 100 вес. Например, 10 % - ный раствор едкого натра содержит в 100 г раствора 10 г NaOH и 90 г воды.
Процентная концентрация ( процентный раствор) показывает, сколько граммов растворенного вещества находится в 100 г растврра. Например, 10 % - ный раствор NaOH содержит в ОО г раствора 10 г NaOH и 90 г воды.

  1. Что такое молярная и нормальная (эквивалентная) концентрации растворенного вещества в растворе.

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

,

где:

  • ν — количество растворённого вещества, моль;

  • V — общий объём раствора, л;

  • z — число эквивалентности (фактор эквивалентности ).

Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата калия KHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием K2SO4.

Молярная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в единице объёма раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также распространено выражение в «молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным. Примечание: единица «моль» не склоняется по падежам. После цифры пишут «моль», подобно тому, как после цифры пишут «см», «кг» ттт и т. д.

,

где:

  • ν — количество растворённого вещества, моль;

  • V — общий объём раствора, л.

  1. Как отличается температуры кипения и замерзания растворов от температуры кипения и замерзания чистых растворителей. Напишите соответствующие формулы.

Кипение и замерзание растворов

( Второй закон Рауля )


Второй закон Рауля определяет изменение температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с чистыми растворителями.

Данный растворитель закипает при той температуре, при которой давление его насыщенного пара достигает атмосферного


.


Раствор закипает при более высокой температуре, так как концентрация молекул растворителя в нём всегда ниже, чем в чистом растворителе, и давление насыщенного пара раствора достигает атмосферного при более высокой температуре.


Температура замерзания (кристализации) раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя. Это обусловлено более низким давлением пара растворителя над раствором, чем над растворителем.


Второй закон Рауля определяет, чему равно изменение температуры кипения и замерзания растворов.


Изменение температуры кипения и замерзания растворов пропорционально моляльной концентрации растворов


Δt0кипения = Кэ См,

Δt0замерзания = Кк См.


Рассмотрим коэффициенты пропорциональности :

Кэ – эбуллиоскопическая константа,
Кк – криоскопическая константа.


Каждый растворитель имеет свои значения Кэ и Кк .

Эбулеоскопические и криоскопические константы некоторых растворителей приведены в табл.1.

Таблица 1

Растворитель

Кэ

Кк

H2O

0,53 0c

1,86 0c

C6H6

2,57 0c

5,02 0c

 

Вывод: изменение температуры кипения и замерзания растворов зависит от природы растворителя концентрации раствора.


Физический смысл этих констант заключается в том, что при концентрации раствора, равной 1 моль/кг, данные константы равны изменению температуры кипения или замерзания данного раствора.


В отличие от чистых растворителей, которые кипят и замерзают при постоянной температуре, растворы кипят и замерзают в некотором интервале температур.


  1. Что такое осмос,как вычисляется осмотическое давление растворов.


Закон Вант - Гоффа


Закон Вант – Гоффа определяет величину осмотического давления раствора.

Чтобы ознакомиться с понятием осмоса, рассмотрим сосуд, разделённый на две части полупроницаемой мембраной.



Полупроницаемая мембрана – перегородка, через которую проникают молекулы растворителя, но не проходят частицы растворённого вещества.

Осмос представляет собой самопроизвольное одностороннее перемещение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из той части системы, где концентрация растворителя выше, в ту часть системы, где его концентрация ниже.


Определение осмотического давления растворов производится следующим образом. Во внешний сосуд наливается чистая вода, стенки внутреннего сосуда представляют собой полупроницаемую мембрану. Внутренний сосуд снабжен оттянутой горловиной и мерительной линейкой. Во внутреннем сосуде находится какой - либо раствор, например, сахара.


В силу осмоса молекулы воды из внешнего сосуда через полупроницаемые стенки будут проходить во внутренний, движение молекул в этом приборе только одностороннее.

Таким образом, объём раствора во внутреннем сосуде увеличивается и поднимается по оттянутой горловине. В результате разницы в уровнях жидкостей во внешнем и внутреннем сосудах в приборе возникает гидростатическое давление. Это давление препятствует осмосу.


Величина гидростатического давления, при которой осмос прекращается, называется осмотическим давлением раствора. (Росмотическое, кПа )

Росмотическое = RTCB кПа, где


R – универсальная газовая постоянная 8,31 Дж/моль,
T – абсолютная температура, K,
CB – молярная концентрация раствора

  1. Что называется электролитом,какие химические соединения относятся к электролитам.

Электроли́т — вещество, расплав или раствор которого проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, однако само вещество электрический ток не проводит. Примерами электролитов могут служить растворы кислот, солей и оснований. Электролиты — проводники второго рода, вещества, которые в растворе (или расплаве) состоят полностью или частично из ионов и обладающие вследствие этого ионной проводимостью.

  1. Что такое сильные и слабые электролиты,степень электролитической диссоциации.

Исходя из степени диссоциации все электролиты делятся на две группы

  1. Сильные электролиты — электролиты, степень диссоциации которых в растворах равна единице (то есть диссоциируют полностью) и не зависит от концентрации раствора. Сюда относятся подавляющее большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты (сильные кислоты, такие как: HCl, HBr, HI, HNO3).

  2. Слабые электролиты — степень диссоциации меньше единицы (то есть диссоциируют не полностью) и уменьшается с ростом концентрации. К ним относят воду, ряд кислот (слабые кислоты), основания p-, d-, и f- элементов.

Между этими двумя группами четкой границы нет, одно и то же вещество может в одном растворителе проявлять свойства сильного электролита, а в другом — слабого Степень диссоциации (α) — отношение числа молекул, диссоциировавших на ионы к общему числу молекул растворенного электролита

  1. Сформулируйте закон разбавления Оствальда и выведите его математическое выражение.

Закон разбавления Оствальда — соотношение, выражающее зависимость эквивалентной электропроводности разбавленного раствора бинарного слабого электролита от концентрации раствора:



Здесь К — константа диссоциации электролита, с — концентрация, λ и λ — значения эквивалентной электропроводности соответственно при концентрации с и при бесконечном разбавлении. Соотношение является следствием закона действующих масс и равенства



где α — степень диссоциации.

Закон разбавления Оствальда выведен В.Оствальдом в 1888 и им же подтвержден опытным путём. Экспериментальное установление правильности закона разбавления Оствальда имело большое значение для обоснования теории электролитической диссоциации.

  1. Почему вода является слабым электролитом,что такое ионное произведение воды и pH раствора.Чему равна величина pH кислых,щелочных и нейтральных растворов.

Ио́нное произведе́ние воды́ — произведение концентраций ионов водорода Н+ и ионов гидроксила OH в воде или в водных растворах, константа автопротолиза воды. Водоро́дный показа́тель, pH (произносится «пэ аш», английское произношение англ. pH — piː'eɪtʃ «Пи эйч») — мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:


Вывод значения pH


В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода ([H+]) и гидроксид-ионов ([OH]) одинаковы и составляют 10−7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H+] · [OH] и составляет 10−14 моль²/л² (при 25 °C).

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда [H+] > [OH] говорят, что раствор является кислым, а при [OH] > [H+] — щелочным.

Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который собственно и является водородным показателем — pH.


pOH


Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина — показатель основности раствора, pOH, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH:



как в любом водном растворе при 22 °C , очевидно, что при этой температуре:



  1. Что такое произведение растворимости для мало- и труднорастворимых соединений.

Произведение активностей ионов малорастворимого электролита, содержащихся в его насыщенном растворе, есть величина постоянная при данной температуре и называется произведением растворимости (ПР). Для вещества состава AnBm произведение растворимости вычисляется по формуле:

ПР = (aAz+)n · (aBx-)m , где:

aAz+ - коэффициент активности иона Az+;

aBx- - коэффициент активности иона Bx-.

Если электролит очень мало растворим, то ионная сила его насыщенного раствора близка к нулю, а коэффициенты активности ионов мало отличаются от единицы. В подобных случаях произведение активностей ионов в выражении для вычисления ПР можно заменить произведением их концентраций и формула расчета произведения растворимости для вещества состава AnBm может быть записана в виде:

ПР = [Az+]n · [Bx-]m , где:

[Az+] - концентрация иона Az+;

[Bx-] - концентрация иона Bx-.

При увеличении концентрации одного из ионов электролита в его насыщенном растворе (например, путем введения другого электролита, содержащего тот же ион) произведение концентраций ионов электролита становится больше ПР. При этом равновесие между твердой фазой и раствором смещается в сторону образования осадка. Таким образом, условием образования осадка является превышение произведения концентраций ионов малорастворимого электролита над его произведением растворимости. В результате образования осадка концентрация другого иона, входящего в состав электролита, тоже изменяется. Устанавливается новое равновесие, при котором произведение концентраций ионов электролита вновь становится равным ПР. Напротив, растворение осадка малорастворимого электролита происходит при условии, что произведение концентраций его ионов меньше значения ПР. Добавление в раствор электролита, не имеющего общих ионов с малорастворимым, приводит к увеличению растворимости малорастворимого электролита за счет увеличения ионой силы раствора (так называемый солевой эффект).

Между значениями ПР как константы гетерогенного ионного равновесия и изменением энергии Гиббса существует зависимость, определяемая уравнением:

ΔG = - RTln(ПР)

Так как значения ПР обычно очень малы, часто используется показатель произведения растворимости pПР = -lg(ПР).

Величина ПР меняется в зависимости от температуры.

  1. Что называется гидролизом солей. Как изменяется величина pH раствора в процессе гидролиза различных солей.

Гидро́лиз (от др.-греч. ὕδωρ — вода и λύσις — разложение) — один из видов химических реакций сольволиза, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений. Механизм гидролиза соединений различных классов: соли, углеводы, белки, сложные эфиры, жиры и др. имеет существенные различия.
1   2   3   4   5   6   7

перейти в каталог файлов


связь с админом