128. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы

2NО+ О2 - 2NО2

установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO]р = 0,2 моль/л; [О2]р = 0,1 моль/л; [NО2]р = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NО и О2. Ответ: К = 2,5; [NO]исх = 0,3 моль/л; [О2]исх = 0,15 моль/л.

129. Почему при изменении давления смещается равновесие системы

N2 + 3H2 - 2NH3

и не смешается равновесие системы N2 + О2 - 2NO ? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

130. Исходные концентрации [NO]исх и [С12]исх в гомогенной системе

2NO + Cl2 = 2NOCl

составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% N0. Ответ: 0,416.

131. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

а) S(к)+ О2 (г) = SО2(г);

б) 2SО2(г)+ О2 (г) = 2SО3(г).

Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза?

132. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

N2 + 3H2 - 2NH3

Как изменится скорость прямой реакции -- образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

133. Реакция идет по уравнению

N2 + О2 - 2NО.

Концентрации исходных веществ до начала реакции были: [N2] = 0,049 моль/л; [О2] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NО] = 0,005 моль/л.

Ответ: [N2] = 0,0465 моль/л; [О2] = 0,0075 моль/л.

134. Реакция идет по уравнению

N2 + 3H2 - 2NH3

Концентрации участвующих в ней веществ были: [N2 ] = 0,80 моль/л.; [Н2 ] = 1,5 моль/л.; [NН3 ] = 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N2] = 0,5 моль/л. Ответ: [NН3] = 0,70 моль/л; [Н2 ] = 0,60 моль/л.

135. Реакция идет по уравнению.

Н2 + I2 - 2НI

Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: [Н2] = 0,04 моль/л; [I2] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [Н2] = 0,03 моль/л.

Ответ: 3,2·10-4; 1,92·10-4.

136. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120є до 80°С. Температурный коэффициент скорости реакции 3.

137. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60єС, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

138. В гомогенной системе

СO + Cl2 = СOCl2

равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] = 0,2 моль/л; [С12] = 0,3 моль/л; [СОС12] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации хлора и СО. Ответ: К = 20; [С12]исх =1.5 моль/л; [СО]иcx = 1,4 моль/л.

139. В гомогенной системе А +2В - С равновесные концентрации реагирующих газов равны: [A] = 0,06 моль/л; [В] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К = 2,6; [А]исх = 0,276 моль/л; [В]исх = 0,552 моль/л.

140. В гомогенной газовой системе

А +В - С + D

равновесие установилось при концентрациях: [В] = 0,05 моль/л и [С] = 0,02 моль/л. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В.

Ответ: [А]исх = 0,22 моль/л; [В]исх = 0,07 моль/л.

ТЕМА: Способы выражения концентрации раствора

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Пример 1

Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (СМ); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (Сm) концентрации раствора НзРО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр Т этого раствора?

Решение. а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 =300 г.

С% = m·100 /m1

где: m - масса растворенного вещества, г;

m1 - масса раствора, г.

С% = 18·100 /300 = 6%.

б) Мольно-объемная концентрация, или Молярность (СМ), показывает число молей растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения

СМ= m·1000 /М·V(р-ра),

где: m и М - соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса;

V(р-ра) = m(р-ра)/(р-ра) = 300/1,031 = 291 мл

(р-ра) - плотность раствора

СМ= 18·1000 /97,99·291 = 0,63 М.

в) Эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора.

Сн= m·1000 / mэ·V(р-ра),

где: m и mэ - соответственно масса растворенного вещества и его эквивалентная масса.

Эквивалентная масса Н3РО4 = М/3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль,

CH = 18·1000 / 32,66·291 = 1,89 н.

г) мольно-массовая концентрация, или моляльность (Сm) , показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.

Сm = m·1000 /М·m1,

где: m и М - соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса;

m1 - масса растворителя.

М(Н3РО4) = 97,99 г/моль

Сm = m·1000 /М·m1 = 18·1000/97,99·282 = 0,65 моль/кг.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то

Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см3.

Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (mэ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле

Т = CH·mэ/1000

Пример 2

На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных эквивалентных концентрациях (нормальностях): объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их концентрациям, т.е.

Vкислоты·CН(кислоты) = Vщелочи·CH(щелочи).

Определим нормальность раствора кислоты:

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет

109,2 + 26,125 = 135,325 г.

Отсюда молярность этого раствора СМ =135,325/2·56,1 = 1,2 М.

где 56,1 г/моль -- мольная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью 1,84 г/см3 потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Решение. Эквивалентная масса Н2SO4 = М/2 = 98,08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49,04·0,4·3 = 58,848 г H2S04.

Масса 1 см3 96%-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится

1,84·96/100 = 1,766 г Н2SO4.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять

58,848/1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.

Контрольные вопросы

141.Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105 г/см3) требуется для приготовления 5 л 2%-го раствора (пл. 1,02 г/см3)? Ответ: 923,1 см3.

142. На нейтрализацию 31 см3 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см3 раствора Н2SO4. Чему равны нормальность и титр раствора Н2SO4? Ответ: 0,023 н.; 1.127·10-3 г/см3.

143. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3? Ответ: 26,6 см3.

144. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты. Ответ: 0,53 н.

145. Какая масса НNО3 содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см3 0,4 н. раствора NaOH? Каков титр раствора NaOH? Ответ: 0,882 г, 0.016г/см3.

146. Какую массу NаNО3 нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? Ответ: 100 г.

147. Смешали 300 г 20%-го раствора, и 500 г 40%-го раствора NaCI. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32,5%.

148. Смешали 247 г 62%-го и 145 г 18%-го раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 45,72%.

149. Из 700 г 60%-го раствора серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна процентная концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%.

150. Из 10 кг 20%-го раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: 16,7%.

151. Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/см3. Ответ: 2,1 М; 4,2 н.

152. Чему равна нормальность 30%-ного раствора NaOH плотностью 1,328 г/см3? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию, полученного раствора. Ответ: 9,96 н.; 6,3%.

153. К 3 л 10%-ного раствора НNОз плотностью 1,054 г/см3 прибавили 5 л 2%-го раствора той же кислоты плотностью 1,009 г/см3. Вычислите процентную и молярную концентрацию полученного раствора; объем которого равен 8 л. Ответ: 5,0%; 0,82 М.

154. Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-го раствора НNО3. плотностью 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н.; 4,17м; 931,8 г.

155. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см3. Ответ: 1,38 М; 4,14 н.; 1,43м.

156. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см3 0,3 н. раствора Н2SO4. прибавить 125 см3 0,2 н. раствора КОН? Ответ: 0,14 г КОН.

157. Для осаждения в виде AgCI всего серебра, содержащегося в 100 см3 раствора AgNO3, потребовалось 50 см3 0,2 н. раствора НС1. Какова нормальность раствора AgNO3 ? Какая масса AgCI выпала в осадок? Ответ: 0,1 н.; 1,433 г.

158. Какой объем 20,01%-го раствора НС1 (пл. 1,100 г/см3) требуется для приготовления 1 л 10,17%-го раствора (пл. 1,050 г/см3)? Ответ: 485,38 см3.

159. Смешали 10 см3 10%-ного раствора НNОз (пл. 1,056 г/см3) и 100см3 30%-ного раствора НNОз (пл. 1,184 г/см3). Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 28,38%.

160. Какой объем 50%-го раствора КОН (пл. 1,538 г/см3) требуется для приготовления 3 л 6%-го раствора (пл. 1,048 г/см3)? Ответ: 245,5 см3.

ТЕМА: Свойства растворов неэлектролитов и электролитов

Пример 1

Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-го водного раствора глюкозы С6Н12О6.

Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (?t) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнением

Дt = К·m·1000 /М·m1,

где: К - криоскопическая или эбуллиоскопическая константа; град

m и М - соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; г и г/моль

m1 - масса растворителя, г

Понижение температуры кристаллизации 2%-ного раствора С6Н12О6 находим из формулы:

Дtкр = К·m·1000 /М·m1 = 1,86·2·1000/(180·98) = 0,21°С.

Вода кристаллизуется при 0°С, следовательно, температура кристаллизации раствора tкр = 0-- Дtкр = 0 - 0.21 = -0,21°С.

Из формулы (1) находим и повышение температуры кипения 2%-ного раствора:

Дtкип = 0,52*2*1000/(180*98) = 0,06°С.

Вода кипит при 100 °С, следовательно, температура кипения этого раствора