A problémák megoldását a kémiai kinetika és a termodinamika (profil szintjén)
Tartalom elemek: az energia és az áramlás irányában a kémiai reakciók; A kémiai reakciók sebességének; kémiai egyensúly; tömeghatás törvénye.
az a szint, diplomások képzési követelmények: legyen képes megmagyarázni a függőség a sebességét és irányát a reakciók különböző tényezőktől, tudom, a tömeghatás törvénye.
Cél: hogy megszilárdítsa a képességét, hogy megoldja a problémákat, a kémiai kinetika és a termodinamika, hogy összefoglalja a tudás a téma „Energia és áramlási irányát a kémiai reakciók”, „A kémiai reakciók sebességének Kémiai egyensúlyok.”.
1. Értelmezés (elöl) felmérés a témában „Energy kémiai reakciók”:
1) nevezzük termodinamikai rendszer? milyen paraméterekkel jellemzik a rendszer állapotát?
2) Mi a entalpiája rendszer (H)?
3) az úgynevezett reakcióhő? hogy milyen feltételek mellett az úgynevezett entalpiaváltozást reakció és n?
4) az úgynevezett standard képződési entalpia a vegyület N o 298. Miért van a szabványosítás állami ügynökök?
5), amely feldolgozza Hess érvényes?
6) olyan energia hatások folyamatokat lehet kiszámítani táblázata felhasználásával értékek H o 298?
2.Reshenie feladatok: termokémiai számítások
1. feladat. Számítsuk ki a termikus hatás az égési reakció a hidrogén-szulfid
Megoldás: Az egyenlet 1-3 van termokémiai egyenlet kialakulását rendre 1 mol H2 S (g). H2 O (g) és SO 2 (g) az egyszerű anyagok standard körülmények között, és hőhatás - a standard képződési entalpia ezen vegyületek N298 (lásd táblázat Ano ..). N298 egyszerű kialakítását a termodinamikailag leginkább stabil állapotban nullának
Alapján egyik következménye Hess törvény: H = H (folyt.) - H (. Ref), ahol H (Cont.) És H (. Ref) - standard mennyisége képződéshő a reakció termékek és a kiindulási anyagok, kapjuk:
H = (-286,0 - 297,0) - (- 20,17) = - 562,8 kJ.
A negatív entalpiája égés a hidrogén-szulfid a reakció azt jelenti, hogy a reakció exoterm.
H (ref.)> H (folyt.) (Ebben az esetben, még a 562,8 kJ).
Következésképpen, H (ref.) = H (Cont.) + 562,8 kJ. Energia szabadul fel a környezetbe.
A hő hatása is szerepel a kémiai reakció egyenlete
Megjegyzés. Egy másik lehetséges változat oldatot, ha hajtogatott termokémiai egyenletek a 2. és 3., és vonjuk ki a 1. egyenlet, megkapjuk a kívánt (eredeti) egyenlet:
Behelyettesítve a számértéke képződéshő az anyagok a probléma, megkapjuk az érték a termikus hatás a reakció:
H = (-286,0 - 297,0) - (- 20,17) = - 562,8 kJ.
Az így kapott egyenlet H következménye a törvény Hess.
Válasz: - 562,8 kJ.
2. probléma. Használata termokémiai egyenlet
H2 S (g) + 3/2 O2 = SO 2 (g) + H2 O (g) + 562,8 kJ mennyiségének meghatározására kénhidrogén leégett, ha ismert, hogy a reakció a 281,4 kJ hőt osztották.
Megoldás: elvégzi a számítást a következő egyenlet szerint, és meghatározza V (H2S):
3. Orális (elülső) felmérés „Az áramlási iránya a kémiai reakciók”:
1) Mi az entrópia az eljárás tényező?
2) szemléltetnek a tényt, hogy az irányt a kémiai folyamat függ az entrópia és entalpia tényező;
3) az úgynevezett standard entrópia anyag?
4) úgy definiáljuk, mint a változás az entrópiában a rendszer eredményeként egy adott folyamat áramlási standard körülmények között?
5) Mi a izobár izotermikusnak potenciális, illetve a szabadentalpia? Mi a helyzet a kémiai folyamat, amelyre:
1) G> 0. 2) G <0. 3) G = 0 ?
6) nevezzük a standard izobár-izoterm potenciális anyagok kialakulását?
4.Reshenie feladatok: az áramlás irányában a kémiai reakciók
Probléma 1. Megjósolni a jele a változás az entrópia (S o 298) minden egyes javasolt reakciók:
Ellenőrizzük a megállapítások számítási S o 298 megfelelő reakciókkal segítségével referencia adatokat.
I. 1) S o 298 első reakció nagyobb, mint nulla. A entrópia a rendszer, mint egy intézkedés rendellenesség növekszik, ahogy a mólszáma anyag (móljainak számát), annál, hogy az egyik anyag kapott a gáz halmazállapotú;
2) S o 298 <0, так как в реакцию вступают три объема газов, а получаются два, т.е. число частиц газообразных веществ уменьшается, в системе растет упорядоченность;
3) S o 298 <0 по той же причине, что и в случае 2;
4) valószínűleg, S o 298> 0, mivel a gázmolekulák egyre összetettebb szerkezetű (H2 O helyett H2), bár a reakció anyajegyek és nem változott (beleértve a gáz-halmazállapotú);
5) S o 298 <0, так как ионы Ag + и CL -. находящиеся в растворе, переходят в осадок, т.е. в системе растет упорядоченность.
II. Vegyük le a look-up table értékek S o 298 érintett anyagok és aláírja az képletek egyenletek 1-5:
S5 = 96,11 - (72,63 + 56,63) = - 33,15 J / °
azaz számítási eredmények S o 298 reakciók megerősítették a levont korábban.
Probléma 2. Melyik a felsorolt reakciók 1. feladat, spontán standard körülmények között?
Megoldás: A válasz a kérdésre a probléma lehetővé teszi a számítás változások a izobár izotermikusnak lehetséges vagy ingyenes Gibbs (G o 298) javasolt reakciókat. G - funkciója a rendszer állapota, és ezért,
G o = G o (folyt.) - G o (ref.).
Írunk egy keresési táblázat értékei a G o képződését vegyületek 298 és aláírja azokat a megfelelő képletek egyenletekben 1-5, kiszámítsuk G o 298 megfelelő reakciók:
Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a reakció az 1., 3. és 5. spontán végbemehet standard körülmények között, amíg egyensúlyi állapot jön létre, és a reakció a 2. és 4. ilyen körülmények között fordul elő a jelzett irányba nem.
5. Orális (elöl) felmérés a témában „A kémiai reakciók sebességének”
1) Mit jelent a sebesség kémiai reakciók?
2) Miért a sebesség kémiai reakciók, akkor van értelme beszélni csak egy adott idő alatt?
3) Milyen tényezők befolyásolják a vegyi reakciók arányát?
4) Mi a különbség a homogén és heterogén kémiai reakciók?
5) meghatározza a tömeghatás törvénye
6) Mi állandó sebességgel kémiai reakció? mi a fizikai jelentése? milyen egységek mérik?
7) a formában, amelyben a tömeghatás törvénye alkalmazható heterogén reakciók?
8), mint a kémiai reakciók sebességének függ a hőmérséklettől? hőmérsékleti együttható, hogy a kémiai reakció sebessége? hogyan számítják ki?
9) Mi az aktiválási energia egy kémiai reakció? Hogyan működik az aktiválási energia a reakció sebességére?
10) Mi a korlátozó szakaszában a komplex kémiai reakció?
6.Reshenie problémák: a kémiai reakciók sebességének
Probléma 1. A vegyi reakciók arányát 2NO + O2 = 2NO2 ismertetett egyenlet. Hányszor a reakció sebességét növekedésével nő a nyomás a betáplált gázok keveréke kétszer?
Megoldás: A nyomásnövekedés egyenértékű fele megduplázza a NO és O2 koncentráció. Ezért a sebesség kölcsönhatás lesz összhangban a tömeghatás törvénye következő kifejezések:
Célkitűzés 2. Magyarázd meg, miért a kitevő az egyenletben kifejező tömeghatás törvényét az alábbi reakciók között a kiindulási gáz halmazállapotú anyagok, amelyek nem mindig felelnek meg az együtthatók az egyenlet?
Válasz. 2. reakció és 4. folytatódik a közbenső szakaszában, és az arány az ilyen reakciók határozza meg sztöchiometriája a korlátozó szakaszban.
7. Szóbeli (elöl) felmérés „katalízis”:
1) a folyamatot nevezzük katalízis?
2) Mi az a katalizátor?
3) mi a pozitív és a negatív katalízis?
4) mint katalizátor hatása az aktiválási energia egy kémiai reakció?
5) eltér a homogén heterogén katalízis?
6) a lényege a szelektivitást?
7) Mi a szerepe a katalizátor heterogén katalízis?
8) Mi az inhibitorok hatását, a kémiai reakciók?
9), hogy az ilyen katalizátor mérgek?
10) Melyek a jellemzői enzimkatalízis?
Probléma 1. Acetaldehid elbontjuk a gázfázisban a következő: CH3 COH = CH4 + CO. A jód jelenlétében gőz észrevehetően gyorsítja a reakciót. Ismeretes, hogy az első szakaszban katalitikus folyamat
CH3 COH + I2 = CH3 I + HI + CO lassabb második. Írja a reakció a második lépés, és az egyenlet kifejező tömeghatás törvénye a katalitikus reakció egészére.
Megoldás: Az elmélet szerint az intermedierek elmagyarázza a homogén katalízis, a reakció az A + B = AB (a) bevételek szakaszokban:
1) A + A = AA, 2) AA + AB + B = K, ahol K - katalizátor.
Nyilvánvaló, a = 1 vagy 2 + 2 = a - 1:
(Működtesse mind a kémiai egyenlet algebrai).
Mivel a korlátozó egylépéses katalitikus folyamat a leglassabb lépésben, az acetaldehid bomlási sebességi egyenlet szerint a tömeghatás törvénye lesz
9. Orális (elülső) felmérés a „kémiai egyensúly”:
1) az úgynevezett reverzibilis reakció? Miben különböznek a reakciók zajlanak vége előtt?
2) milyen fázisban van a kémiai egyensúly? mondhatjuk, hogy a létesítmény a kémiai egyensúly a reakció leáll?
3) Mi az egyensúlyi állandó kémiai reakció? Ez kifejezett egyensúlyi állandó az egyensúlyi koncentrációja reagensek?
4) Mi a jellemzői a kifejezés az egyensúlyi állandó heterogén kémiai folyamatokat?
5), mint az egyensúlyi állandó kapcsolatban van egy változás a izobár-izoterm potenciális G reakció?
6) a hőmérséklet hatása változás az egyensúlyi állandó?
7) Az egyensúlyi állapot megváltozik bevezetésével a katalizátornak a reakcióelegyből? Milyen következtetést kell levonni a hatása a katalizátort az egyensúlyi állandó?
8) egy szabályt meghatározására eltolási irányára egyensúlyi amikor a nyomás változása közötti reakciók gáz halmazállapotú anyagok; milyen módosításokat kell adnia meghatározásakor egyensúly eltolódása, amikor a nyomás a heterogén rendszerek?
9), mint ez befolyásolja a koncentráció változását egyik anyag a mérleg elmozdulását pedig egy homogén reakcióelegy a?
10) Mi a hatása a hőmérséklet-változások a mérleg váltás az exoterm és endoterm reakciók?
10.Reshenie feladatok: a kémiai egyensúly
1. feladat. Egy bizonyos hőmérsékleten a reakció egyensúlyi állandó H2 (g) + Br2 (g) <-> 2NBr (z) egyenlő 1 Határozza meg az egyensúlyi összetételét a reakcióelegy, ha a reakciót vettünk 1 mól és 2 mól H2 Br2.
Határozat. levelet a kifejezés az egyensúlyi állandó:
A probléma csökkenti a meghatározását egyensúlyi reaktánsok koncentrációja révén az egyensúlyi állandó. A reakció egyenlet azt mutatja, hogy 1 mól hidrogén reagál egy mól brómot, a 2 mol HBr kapunk. Ha az egyensúlyi eléréséhez X mol hidrogén reagált, az egyensúlyi mennyiségű anyag keverékben és koncentrációjukkal arányos lesz:
Behelyettesítve ezeket az értékeket az egyensúlyi állandó kifejezés, ezt kapjuk:
Megoldás A másodfokú egyenlet 3x 2 + 3 - 1 = 0 adja x = 0,45 (második gyökere az egyenlet a negatív és nincs fizikai jelentése).
Amikor elérte egyensúlyi mennyiségű reaktánst a keverékben lesz:
n (H2) = 1-0,45 = 0,55 mol
n (Br2) = 2-0,45 = 1,55 mol
n (HBr) = 2 * 0,45 = 0,9 mól
2. probléma. A nitrogén-monoxid (IV) NO2 színezett barna szín, a dimer N2 O4 színtelen. Tippeld színező gázkeverék változik, miközben növelik a hőmérséklet és a nyomás csökkentésével.
Számítsuk ki a reakcióhőt a standard körülmények a referencia adatok:
Reakció H = H O 298 (N2 O4) - H O 298 2 (NO2) = 1 mol * 9,6 kJ / mol-2 mol * 33,8 kJ / mol = -58 kJ
Mivel a reakció exoterm (H<0) и протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ, то повышение температуры и понижение давления смещают равновесие в одном направлении - в сторону исходного вещества, что вызывает усиление окраски смеси газов.
Válasz. színezés fokozza.
11. Összegezve a leckét, házi (lásd. Az alkalmazás № 1)
Megjegyzés: frontális felmérés kérdéseket lehet használni, mint egy extra (megoldása után minden probléma ilyen vagy olyan módon tanuló).