Расчет рН сильных кислот и оснований
Задача. В реакции А ® В + С с общим порядком, равным единице, константа скорости k1 = 5×10-5 с-1. Определите концентрацию веществ А и В и скорость реакции через 1 час и через 5 часов, если начальная концентрация А составляла 0,2 моль/л. Решение. Для реакции 1-го порядка справедливо уравнение где с – текущая концентрация вещества в момент времени τ, с0 – начальная концентрация, k – константа скорости, τ – время. Через 1 час Через 5 часов Концентрация вещества В находится по стехиометрическому соотношению веществ А и В. Из уравнения реакции следует, что концентрация вещества В возрастает на ту же величину, на какую убывает концентрация А, т. к. из 1 моль А получается 1 моль В. Поэтому через 1 час Через 5 часов Рассчитаем скорость реакции по уравнению: υ = k×сА Через 1 час Через 5 часов
Задача. Для реакции первого порядка А ® 2В определите время, за которое прореагирует 90 % вещества А. Константа скорости реакции k1 = 10-4 с-1. Решение. После превращения 90 % вещества А его концентрация составит 10% от начальной концентрации, т. е. 0,1 с0. Из уравнения получим, что Þ τ = ln 10/k1 = 23026 с = 6,4 ч. Задача. При изучении кинетики термического разложения ацетона, являющегося реакцией первого порядка, в соответствии с уравнением: СН3СОСН3(г) ® С2Н4(г) + СО(г) + Н2(г) получены следующие экспериментальные данные при Т = 802 К: давление в реакторе изменилось от начального р0 = 312 мм. рт. ст. до 408 мм. рт. ст. за 390 с. Рассчитайте константу скорости реакции. Решение. Все вещества в системе находятся в газообразном состоянии, и, учитывая условия проведения опыта, предполагаем, что они подчиняются законам идеальных газов. Следовательно, концентрация и парциальное давление газа связаны зависимостью pi=ci×R×T или
Þ для реакции I-го порядка
Если р0 – это начальное давление ацетона в реакционном сосуде, то для решения задачи необходимо определить парциальное давление этого вещества к моменту времени, когда общее давление составило 408 мм. рт. ст. Из стехиометрии реакции видно, что 1 моль ацетона, распадаясь, образует 3 моль газа. Из закона Авогадро следует, что при уменьшении парциального давления ацетона на Dр сумма парциальных давлений образовавшихся газов составит 3Dр. Таким образом, можно записать P = p0 – Dp + 3×Dp или 408 = 312 + 2×Dp, Dp = 48 мм рт.ст. Следовательно, парциальное давление ацетона через 390 с после начала опыта составило 312 – 48 = 264 (мм. рт. ст.). После подстановки в уравнение получим:
Задача.При температуре 100 °С константа скорости реакции второго порядка 2НI(г) ® Н2(г) + I2(г) равна 8,83×10-16 л/(моль×с). Определите время полупревращения йодистого водорода, если начальная концентрация его равна 1 моль/л. Решение. Для реакции с n = 2:
Задача. В реакции второго порядка А + В ® D за 1 час концентрации веществ А и В уменьшились по сравнению с начальной с0А = с0В = 0,2 моль/л на 30 %. Определите константу скорости и скорость реакции в начальный момент времени и через час после начала реакции.
Решение. Концентрации веществ А и В за 1 час уменьшились на 0,3×с0 = 0,06 моль/л. Отсюда, через час концентрации составят сА = сВ = 0,2 – 0,06 = 0,14 (моль/л). Для реакции II-го порядка
Þ
υ0 = kII• c0A• c0B = 5,95∙ 10-4∙0,2∙0,2 = 1,38∙ 10-5 моль/(л∙с) Через 1 час: υ = kII• cA• cB = 5,95∙ 10-4∙0,14∙0,14 = 1,16∙ 10-5 моль/(л∙с)
ЗАДАЧА. Рассчитайте изменение константы скорости реакции, имеющей энергию активации 191 кДж/моль, при увеличении температуры от 330 до 400 К.
Решение. Зависимость константы скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса или
Логарифм отношения констант скоростей реакции при температурах Т2 и Т1 соответственно равен где R = 8,31 Дж/(моль×К).
Вывод: при увеличении температуры на 70 К скорость реакции возросла в 100000 раз (!)
ПРИМЕР. Имеется раствор H3PO4 с массовой долей w = 30% и плотностью r = 1,18 г/см3. Вычислите сМ , сэк , Т, cm и χ H3PO4 в этом растворе. Молярность - ? Масса 1л раствора равна: mр-ра= rр-раVр-ра = 1,18×1000 = 1180 г. В 1 л р-ра: m(H3PO4) = (mр-ра ∙ w)/100% = (1180×30)/100 = 354 г. M(H3PO4) = 98 г/моль. v( H3PO4)= m(H3PO4)/M(H3PO4) =354/98 = 3,61 моль. Þ сМ = 3,61 моль/л, (3,61 М H3PO4). Нормальность -? Э(H3PO4) =1/3 H3PО4, fэ (H3PO4) = 1/3 в 1 моле H3PО4 содержится 3 моль-эквивалента Þ в 1 л раствора 3,61×3 = 10,83 моль -экв Н3РО4. моль/л сэк = 10,83 моль/л, (10,83 н H3PO4). Титр -? г/мл Т= 0,354г/мл/ Моляльность - ? В 100 г раствора: 30 г Н3РО4 и 70 г Н2О. В 1000 г Н2О: m (H3PO4)= (1000×30)/70 = 428,5 г. v(H3PO4) = m(H3PO4)/M(H3PO4) = 428,5/98 = 4,37 моля. Þ сm = 4,37 моль/1000 г Н2О. Молярная доля - ? В 1л раствора: m(H2O) = 1180 – 354 =826 г. v(H2O) = m(H2O)/M(H2O) = 826/18 = 45,89 молей.
χ (H3PO4 ) = 0,073. ЗАДАЧА Р н.п. чистого ацетона(СО(СН3)2) при 20º С равно 23940 Па. Р н.п. ацетона над раствором, содержащем 5 г камфоры на 200 г ацетона, при той же Т равно 23710 Па. Определите молекулярную массу камфоры. Решение. М (ацетона) = 58 г/моль. М камфоры – х г/моль. Согласно закону Рауля: , откуда х = 151 г/моль. ЗАДАЧА Вычислите Ткип и Тзам водного раствора глицерина с массовой долей С3Н8О, равной 5%. M(С3Н8О) = 92 г/моль. Решение В 100 г раствора: 5 г С3Н8О и 95 г Н2О. В 1000 г Н2О: m (С3Н8О)= (1000×5)/95 = 52,6 г. v(С3Н8О) = m(С3Н8О)/M(С3Н8О) = 52,6/92 = 0,57 моля. Þ сm = 0,57 моль/1000 г Н2О. Используя закон Рауля и справочные значения Кэ и Кк для воды, находим: ΔТзам = 1,86 · 0,57 = 1,06º, ΔТк = 0,52 · 0,57 = 0,29º, Þ Тз = -1,06º С, Тк = 100,29º С. ЗАДАЧА. При 18 ºС осмотическое давление раствора глицерина равно 3,039 · 105 Па. Каково будет Р осм, если раствор разбавить в 3 раза, а Т повысить до 37 º С? Решение. В соответствие с уравнением Вант-Гоффа: · концентрация раствора С1 до разбавления: . · осмотическое давление раствора Р'осм. после разбавления и повышения Т:
ПРИМЕР Оцените степень диссоциации a по 1-й ступени в 0,005 М и 0,05 М растворах сернистой кислоты Н2SО3. Решение. Н2SО3 Н+ + НSО3-, КД1 = 1,7×10 -2 (1-я ступень) ! значение КД1 относительно велико (> 10-4) Þ расчет a по строгой формуле Оствальда: КД = a2с0/(1 - a). · Для 0,005 М раствора: ! Расчет по приближенной формуле (КД » a2с0) приводит к величине a > 1, что не имеет смысла. · Для 0,05 М раствора Значение a, рассчитанное по приближенной формуле (» 0,58) сильно отличается и неверно! a - уменьшается с ↑ концентрации
ПРИМЕР. Рассчитайте активность ионов в 0,01 М растворе СаСl2. СаCl2 ® Ca2+ + 2Cl- С, моль/л: 0,01 0,012×0,01
= 0,87×0,02 = 1,74×10-2 (моль/л) Расчет рН сильных кислот и оснований а) для кислот: Iр-ра = 0,5 × å(сi × z2i ) Þ gН+ (по таблице или формуле) Þ аН+ = gН+ × сН+ Þ рН = -lg аН+ б) для оснований: Iр-ра= 0,5 × å(сi × z2i ) ÞgOН- (по таблице или формуле)Þ аОН- = gОН-× сОН-Þ рН = 14 + lg аОН- рН = 14 - рОН =14 + lg аОН- = 14 + lg gОН-.сОН- ЗАДАЧА Рассчитайте рН 0,05 М раствора НСN. Решение. НСN Н+ + СN- слабая кислота, со = 0,05 моль/л, КД= 7,9×10-10 (из таблицы)
a < 0,07 Þ расчет по упрощенной формуле: сH+ = aсо = 1,26×10-4×0,05 = 6,3×10-6 моль/л рН = ‑lg сH+ = - lg 6,3×10-6 = 5,18.
ЗАДАЧА Рассчитайте концентрацию азотистой кислоты НNО2 в растворе с рН = 2,7. Решение. НNО2 Н+ + NО2-. слабый электролит, КД= 4,6×10-4 рН = 2,7 Þ при равновесии [H+] = [NO2 –] = 10-2,7 моль/л, [HNO2] = (со - 10-2,7) моль/л КД HNO2 = [H+] [NO2–]/ [HNO2] Þ 4,6×10-4 = 10-2,7×10-2,7 / (со – 10-2,7) Þ со =0,00214 моль/л.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (516)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |