Даем определение скорости химической реакции. Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ с учетом коэффициентов стоящих перед веществами в уравнении:
Начнем решение задачи по порядку:
Объяснение:
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ВАРИАНТ№2
«ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА»
Fе3O4 (к)+ 4H2 (г)= 3Fe (k) + 4H2O(г) +Q
1. Записать уравнения скоростей для прямой и обратной реакции.
2. Во сколько раз возрастёт скорость прямой реакции, если увеличить концентрацию Н2 в 3 раза.
3. Во сколько раз возрастёт скорость реакции , если повысить температуру с 80 С до 100 С, а температурный коэффициент равен 2
4. Напишите выражение для константы равновесия указанной реакции. В сторону
какой реакции (прямой или обратной, не влияет) сместится равновесие, если
повысить а) температуру в)давление с)концентрацию железа.
Fе3O4 (к)+ 4H2 (г)= 3Fe (k) + 4H2O(г) +Q
Рассмотрим приведенное уравнение. Данная реакция гетерогенная. Между исходными веществами есть граница раздела.
Прямая реакция: железная окалина кристаллическое в-во, а водород - газ; и обратная реакция: железо - кристаллическое вещество, пары воды - газ. Для таких условий скорость реакции зависит только о веществ взятых газообразной форме
υ(прям) = k₁ [H₂]⁴ υ(обрат) = k₂ [H₂O]⁴
Скорость прямой реакции от концентрации железной окалины не зависит, также как и скорость обратной реакции от концентрации железа не зависит.
2. Во сколько раз возрастёт скорость прямой реакции, если увеличить концентрацию Н2 в 3 раза
υ(прям) = k₁ [H₂]⁴
Примем, что в начальных условиях концентрация водорода была равна 1 моль/л
υ(прям) = k₁ [1 ]⁴ но единица в любой степени единица и скорость реакции будет пропорциональна коэффициенту k
Теперь увеличим концентрацию водорода в 3 раза:
υ(прям) = k₁ [3 ]⁴ = 81k то есть скорость прямой реакции возрастет в 81 раз.
3. Во сколько раз возрастёт скорость реакции , если повысить температуру с 80 С до 100 С, а температурный коэффициент равен 2
Температурный коэффициент показывает во сколько раз изменится скорость реакции при изменении температуры на каждые 10° С.
В нашей задачи температура повысилась на 100-80 = 20°С. Сколько здесь десятков градусов - два. А где температурный коэффициент γ = 2
А теперь увеличили температуру на 10° - во сколько раз возрастет скорость - в два раза, А на 20° 2² = 4 в четыре раза, а на 30° - в 2³ = 8 в восемь раз.
Теперь рассмотрим уравнение реакции с другой стороны:
(-Q) Fе3O4 (к)+ 4H2 (г)= 3Fe (k) + 4H2O(г) +Q
прямая реакция слева направо идет с выделением теплоты (+Q)
а обратная - справa налево - с поглощением теплоты (-Q)
При воздействии на равновесную систему химическое равновесие
смещается в сторону, противодействующую этому воздействию
Будем повышать температуру - куда сместиться равновесие?
В сторону прямой реакции? В этом направлении теплота и так выделяется - значит в сторону обратной реакции, где теплота поглощается.
В прямой реакции участвуют 4 моль газа в составе исходных веществ и эти же 4 моль газа в составе конечных продуктов. Поэтому изменение давления не будет влиять на изменение направления равновесия.
Ну и наконец мы в самом начале нашего рассуждения говорили что добавляя или уберая часть тведых веществ нельзя влиять на скорость реакции, а также и на направление смещения равновесия.
У твердих речовинах частинки розташовані у просторі суворо закономірно для кожної речовини. Щоб якось уявити цю закономірність, у тривимірному просторі подумки об'єднай центри молекул прямими лініями, які перетинаються. При цьому утвориться просторовий каркас, який називають кристалічними ґратками. Місця, в яких лінії перетинаються, називають вузлами кристалічних ґраток. Залежно від природи частинок, що містяться у вузлах кристалічних ґраток, розрізняють йонні, атомні, молекулярні кристалічні ґратки. Відомі ще й. металічні кристалічні ґратки, їх вивчатимеш пізніше .
Йонні кристалічні ґратки. Типовим представником сполук з йонним типом кристалічних ґраток є натрій хлорид NaCl. Його кристалічні ґратки утворені йонами Натрію Na+ та йонами Хлору Сl-, які почергово розміщуються у вузлах ґраток . Иони утримуються один з одним силами притягання, і кристал солі є ніби єдиним цілим.
Оскільки в кристалі сили притягання поширюються однаково в усіх напрямках, йони Натрію і Хлору сполучаються дуже міцно, хоча кожний із них не зафіксований нерухомо. Иони безперервно здійснюють теплові коливання навколо свого положення в ґратках. Міцність йонних кристалів залежить також і від заряду та радіуса йонів. Однак їх поступальний рух уздовж ґраток не відбувається, тому всі речовини з йонним зв'язком за стандартної температури — тверді (кристалічні), з досить високою температурою плавлення і ще вищою — кипіння.
Молекул у йонних кристалах немає, є тільки йони. Лише у газуватому стані (пара) натрій хлорид існує у вигляді молекул NaCl.
Подібно до натрій хлориду майже всі солі, основні оксиди, гідроксиди складаються не з молекул, а з йонів.
Зверни увагу, хімічні формули йонних сполук передають лише співвідношення позитивно і негативно заряджених йонів у кристалічних ґратках. Йонні сполуки в цілому електронейтральні. Наприклад, згідно з формулою йонного кристала CaF2 співвідношення позитивно заряджених йонів Са2+ і негативно заряджених йонів F- у ґратках дорівнює 1:2. Оскільки кожні два позитивні заряди Са2+ нейтралізуються двома негативними зарядами 2F-, то речовина CaF2 — електронейтральна.
Хоча реальних молекул у йонних кристалах не існує, для однаковості з ковалентними речовинами прийнято за до формул NaCl, CaF2тощо передавати найпростіший склад йонної речовини та характеризувати її також певним значенням відносної молекулярної (формульної) маси на підставі її формульного складу. А поняття про валентність як певне число ковалентних зв'язків до йонних сполук застосувати неможливо (тому й будемо говорити про ступінь окиснення елементів).
Атомні кристалічні ґратки. У вузлах атомних кристалічних ґраток містяться окремі атоми, сполучені між собою ковалентними зв'язками. Такі кристалічні ґратки має алмаз . У його кристалі кожний атом Карбону сполучений ковалентними зв'язками з чотирма сусідніми атомами Карбону, тобто утворює чотири спільні електронні пари. Ось чому можна говорити, що Карбон — чотиривалентний елемент.
-4 +1 +4 -2
Ступінь окиснення Карбону також -4 або +4, залежно від того, з яким елементом він взаємодіє — СН4, СО2.
Алмаз та інші речовини, які мають атомні кристалічні ґратки, характеризуються великою твердістю, дуже високими температурами плавлення і кипіння, вони практично не розчиняються в жодних розчинниках, не проводять електричний струм, оскільки вільних електронів немає, всі 4 валентні електрони беруть участь в утворенні ковалентних зв'язків. Атомні ґратки мають лише деякі речовини у твердому стані (силіцій Si, бор В, силіцій(IV) оксид SiO2, силіцій(ІV) карбід SiC та ін.).
Молекулярні кристалічні ґратки. У вузлах молекулярних кристалічних ґраток містяться молекули як неполярні, так і полярні. Наприклад, у вузлах кристалічних ґраток йоду містяться молекули йоду І2 (мал. 19). Сили міжмолекулярної взаємодії, так звані сили Ван-дер-Ваальса, значно слабкіші за сили ковалентного зв'язку. Тому речовини з молекулярними ґратками мають невелику твердість, вони легкоплавкі і леткі. До таких речовин належать, наприклад, йод, нафтален, бром, вода, спирт, хлор, амоніак NH3, метан СН4.
Отже, будова речовини та її властивості пов'язані. Тому якщо відома будова речовини, можна прогнозувати її властивості, і навпаки, якщо відомі властивості речовини, можна робити висновки про її будову.