Решения и примеры задач по неорганической химии по всем темам с готовыми ответами
Прежде чем изучать примеры решения задач, нужно знать теорию, поэтому для вас я подготовила очень краткую теорию и примеры решения задач.
Если что-то непонятно — вы всегда можете написать мне в WhatsApp и я вам помогу!
Неорганическая химияНеорганическая химия — раздел химии, связанный с изучением строения, реакционной способности и свойств всех химических элементов и их неорганических соединений. Эта область охватывает все химические соединения, за исключением органических веществ (класса соединений, в которые входит углерод, за исключением нескольких простейших соединений, обычно относящихся к неорганическим). Различия между органическими и неорганическими соединениями, содержащими углерод, являются по некоторым представлениям произвольными. wikipedia.org/wiki/Неорганическая_химия
Неорганическая химия изучает химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме органических соединений). Обеспечивает создание материалов новейшей техники. Число известных на 2013 г. неорганических веществ приближается к 500 тысячам. Теоретическим фундаментом неорганической химии является периодический закон и основанная на нём периодическая система Д. И. Менделеева. Важнейшая задача неорганической химии состоит в разработке и научном обосновании способов создания новых материалов с нужными для современной техники свойствами.
Основные классы неорганических соединений
Классификация неорганических веществ (рис.1)
Связь между классами неорганических веществСвязь между классами неорганических веществ, т.е. способы превращения одного вещества в другое вещество, даны в подразд. 1.2-1.7. Все эти взаимосвязи между классами соединений обобщены на рис.2.
Зная взаимосвязь классов неорганических соединений, можно осуществлять цепочки превращений, например:
1. Известно, что металлы окисляются кислородом воздуха, для алюминия эта реакция протекает при нагревании:
2. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:
3. При действии щелочи на соль образуется нерастворимое основание, в данном случае оно амфотерное:
4. Амфотерные основания реагируют со щелочами, образуя соль:
5. Многокислотные основания, взаимодействуя с недостатком кислоты, образуют основные соли:
6. Основные соли при действии на них избытка кислоты переходят в нормальные соли:
Дополнительная теория:
- Металлы в химии. Краткие теоретические сведения
- Неметаллы в химии. Краткие теоретические сведения
- Оксиды в химии. Краткие теоретические сведения
- Основания в химии. Краткие теоретические сведения
- Кислоты в химии. Краткие теоретические сведения
- Соли в химии. Краткие теоретические сведения
- Задачи с решениями по оксидам
- Задачи с решениями по основаниям
- Задачи с решениями по кислотам
- Задачи с решениями по солям
- Задачи с решениями по взаимосвязи между классами неорганических веществ
- Задачи с решениями на основные понятия и законы химии
- Задачи с решениями на расчеты но химической формуле
- Задачи с решениями на расчеты по газовым законам (нормальныеусловия)
- Задачи с решениями на расчеты по уравнению состояния идеальных газов
- Задачи с решениями на расчеты по уравнениям химических реакций
- Задачи с решениями на эквивалент, эквивалентную массу. Закон эквивалентов
- Задачи с решениями на строение атома и периодический закон
- Задачи с решениями на химическую связь
- Задачи с решениями на термохимические и термодинамические расчеты
- Задачи с решениями на химическую кинетику и химическое равновесие
- Задачи с решениями на концентрацию растворов
- Задачи с решениями на электролитическую диссоциацию
- Задачи с решениями на водородный показатель
- Задачи с решениями на окислительно-восстановительные (ов) реакции
- Задачи с решениями на электрохимические расчеты
- Задачи с решениями на электролиз растворов
- Задачи с решениями на коррозию металлов
- Задачи с решениями на химические свойства металлов
- Задачи с решениями на обзор химических свойств d-металлов
- Задачи с решениями на обзор свойств р-элементов
- Задачи с решениями на закономерности изменения свойств бинарных соединений
- Задачи с решениями на комплексные соединения
- Задачи по элементам аналитической химии
- Задачи по элементам органической химии
- Задачи повышенной трудности. Электролитическая диссоциация. Буферные растворы. Гидролиз
- Задачи с решениями на произведение растворимости
- Задачи с решениями на окислительно-восстановительные процессы
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Учимся решать задачи по химии! | Репетитор Богунова В.Г.
Вы хотите научиться профессионально решать задачи по химии, фундаментально подготовиться к ЕГЭ, ДВИ, олимпиадам, получая удовольствие от самого процесса образования? Тогда, эта статья для вас! Обязательно прочитайте!
Изучение алгоритмов решения задач – самый важный цикл в курсе любого естественнонаучного предмета, особенно в курсе химии.
Авторский курс «Решение задач по химии» включает изучение системы алгоритмических методов и приемов, используемых при решении задач.
На уроках химии в школе и на занятиях с репетиторами ученики тоже решают задачи. Чаще всего, это – тематические задачи с несложными алгоритмами. Обучение технике решения задач сводится, в лучшем случае, к натаскиванию на шаблонах алгоритмов, их запоминанию, анализу задач по уже готовым решениям. Комбинированные задачи обзываются «нерешаемыми». Их, действительно, не решают, потому как не умеют. Такой подход к обучению решения задач приводит, как правило, к полному их непониманию и даже отторжению.
Я учу работать по авторским оптимальным алгоритмам и самостоятельно строить рациональные алгоритмы, ускоряя решение и оформление задач в десятки раз.
Основу авторской технологии алгоритмики составляет триада:
1) моделирование процесса по условию
2) анализ системы на основе данных
3) четкость оформления
Решение каждой задачи происходит поэтапно – на основе четырех логических шагов («заповедей»)
1. Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе «Дано»
2. Вторая заповедь. Написать уравнения реакций
3. Третья заповедь. Сделать предварительные расчеты
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения
Зная секреты технологии, можно решить задачу любого уровня сложности, даже если алгоритм этого задания включает абсолютно новые, еще не отработанные, приемы.
Часто при первой встрече родители ученика говорят: «Химию мой ребенок знает неплохо (4-5 в школе), только задачи решать не может». Дорогие родители, не обижайтесь на горькую правду. Но… Ваш ребенок не знает химию. То, что он успел выучить (более точно, запомнить) – это обычный набор общеобразовательных сведений, которые никак не определяют знания предмета.
· Фундаментальное освоение химии возможно только путем формирования прочной системы анализа и логики. Огромное количество свойств веществ, зачастую похожих, запомнить невозможно, если ученик не научится мыслить логически, абстрагироваться.
· Понять химию можно только через «призму алгоритмики», при изучении которой развивается логика естественнонаучного мышления и формируется умение анализировать.
«Кто хорошо решает задачи по химии, тот в будущем станет отличным химиком, великолепным врачом-диагностом, блестящим судмедэкспертом» ©
Примеры авторского решения задач
Задача 1 (ЕГЭ, 2018)
При сгорании 21,45 г органического вещества выделилось 10,08 л углекислого газа, 2,7 г воды и 10,95 г хлороводорода. Это вещество может быть получено реакцией присоединения галогена к соответствующей карбоновой кислоте.
На основании данных условия задания:
1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;
2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;
3) напишите уравнение реакции получения данного вещества из карбоновой кислоты (используйте структурные формулы органических веществ)
Задача 2 (Диагностическая работа, 2019)
Сколько граммов карбида алюминия нужно добавить к 250 мл 24%-го раствора серной кислоты (плотность 1,17 г/мл), чтобы массова доля соли в полученном растворе стала равна массовой доле кислоты?
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все вычисления (указывайте единицы измерения физических величин)
Задача 3 (Белавин, 2006)
Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа. Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. и нагревали при 600°С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили. Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения, если плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25 г/л
Приходите ко мне на авторский курс «Решение задач по химии», и вы справитесь с любыми экзаменационными заданиями!
+7 (903) 186-74-55
Вы хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий, теоретического материала и познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно закончили ВУЗы и, работая врачами, спасают наши с вами жизни.
Полный каталог статей репетитора Богуновой В.Г. вы найдете на странице сайта Статьи репетитора
Подписывайтесь на YouTube-канал Репетитор по химии и биологии. Здесь ежедневно появляются новые вебинары, видео-уроки, видео-консультации, видео-решения.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
ЕГЭ по химии. Решение задач 27, 28, 29
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ27, 28,29
Содержание заданий
27. Расчёты с использованием понятия «массовая доля вещества в
растворе»
28. Расчеты объемных отношений газов при химической реакции.
Тепловой эффект
29. Расчет массы или объёма вещества по параметрам одного из
участвующих в реакции веществ
Задание 27
Пример 1. Вычислите массу воды, которую нужно испарить из 500 г 10 %-го
раствора гидроксида натрия, чтобы увеличить его концентрацию в
Решение
Пример 2.
Пример 3.
Решение
Пример 4.
Решение
Пример 5.
Решение
Пример 6.
Задание 28
ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ – уравнения химических реакций с
указанием теплового эффекта реакции (кДж).
Следует помнить, что тепловой эффект — стандартная величина для
определенной реакции. Точные значения можно найти в справочнике
физико-химических величин.
При этом тепловой эффект реакции пропорционален количеству реагентов
и продуктов.
Экзотермические процессы протекают с выделением теплоты (+Q)
Эндотермические процессы протекают с поглощением теплоты (-Q)
Решение
Пример 2.
Пример 3.
Задание 28
Расчеты объемных отношений газов при химических реакциях
Пример 1.
Пример 2.
Пример 3.
Задание 29
Расчет массы вещества или объема газа по известному количеству
вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ
1. Составить соответствующее условию задачи уравнение химической
реакции. Расставить коэффициенты.
2. Посчитать молекулярные массы веществ, о которых ведется речь в
условии задачи.
2. Определить количество вещества одного из участников реакции по
данным условия задачи.
3. Сравнить количества вещества участников реакции, о которых идет
4. Найти массу или объем вещества, которую требуется вычислить.
Пример 1.
Пример 2.
1. Составить соответствующее условию задачи уравнение химической
реакции. Расставить коэффициенты.
2. Посчитать молекулярные массы веществ, о которых ведется речь в
условии задачи.
2. Определить количества веществ участников реакции по данным
условия задачи.
3. Определить какое вещество взято в недостатке и по нему вести
дальнейшие расчеты.
4. Сравнить количества вещества участников реакции, о которых идет
речь в условии задачи.
5. Найти массу или объем вещества, которую требуется вычислить.
Пример 3.
раствор | Определение и примеры
Ниже приводится краткое описание решений. Для полной обработки см. жидкость: Растворы и растворимости.
Подробнее по этой теме
жидкость: Растворы и растворимости
Способность жидкостей растворять твердые тела, другие жидкости или газы давно признана одним из фундаментальных явлений природы …
Жизненные процессы во многом зависят от решений.Кислород из легких переходит в раствор в плазме крови, химически соединяется с гемоглобином в красных кровяных тельцах и попадает в ткани организма. Продукты пищеварения также разносятся в растворе к различным частям тела. Способность жидкостей растворять другие жидкости или твердые вещества имеет множество практических применений. Химики используют разницу в растворимости для разделения и очистки материалов, а также для проведения химического анализа. Большинство химических реакций происходит в растворе и зависит от растворимости реагентов.Материалы для химического производственного оборудования выбираются таким образом, чтобы противостоять действию растворителей, содержащихся в их содержимом.
Жидкость в растворе обычно называется растворителем, а добавляемое вещество называется растворенным веществом. Если оба компонента являются жидкостями, различие теряет значение; тот, который присутствует в меньшей концентрации, вероятно, будет называться растворенным веществом. Концентрация любого компонента в растворе может быть выражена в единицах веса или объема или в молях. Они могут быть смешаны – e.г., моль на литр и моль на килограмм.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасПотенциальная энергия притяжения между простыми неполярными молекулами (неэлектролитами) имеет очень малый диапазон; оно уменьшается примерно как седьмая степень расстояния между ними.Для электролитов энергия притяжения и отталкивания заряженных ионов падает только как первая степень расстояния. Соответственно, их растворы имеют свойства, сильно отличающиеся от свойств неэлектролитов.
Обычно предполагается, что все газы полностью смешиваются (взаимно растворимы во всех пропорциях), но это верно только при нормальном давлении. При высоких давлениях пары химически разнородных газов вполне могут проявлять лишь ограниченную смешиваемость. Многие различные металлы смешиваются в жидком состоянии, иногда образуя узнаваемые соединения.Некоторые из них достаточно похожи, чтобы образовывать твердые растворы ( см. Сплав ).
Примеры балансировки химических уравнений
Это набор отработанных примеров того, как уравновесить химические уравнения, очень важный навык по химии. Сначала попробуйте ответить на каждый вопрос, используя ручку и бумага. Затем нажмите на слово «Ответить», и волшебным образом все откроется, без даже покидая эту страницу. Нажмите “Ответить” второй раз, чтобы закрыть ответ. и переходим к следующему вопросу.Если ответ длинный, прокрутите вниз, пока пример находится в верхней части экрана перед тем, как щелкнуть по нему. надеюсь вам нравится этот учебник по химии.
Пример 1
C 5 H 12 + O 2 —> CO 2 + H 2 O
Ответ »
Слева пять атомов углерода, а на справа, и с каждой стороны углерод находится в одном химическом соединении. Положил 5 перед CO 2 с правой стороны.C 5 H 12 + O 2 —> 5CO 2 + H 2 O
Слева двенадцать атомов водорода, а справа только два, и водород находится в одной разновидности с каждой стороны. Поставьте 6 перед H 2 O с правой стороны.
C 5 H 12 + O 2 —> 5CO 2 + 6H 2 O
Наконец, слева только два атома кислорода, но 16 из них с правой стороны.Так что поставьте 8 перед O 2 на левая сторона.
C 5 H 12 + 😯 2 —> 5CO 2 + 6H 2 O
Теперь это вычисленное химическое уравнение.
Пример 2
Zn + HCl —> ZnCl 2 + H 2
Ответ »
Два хлора справа, но только один слева, а хлор находится в одном химическом соединении с каждой стороны.Положил a 2 перед HCl с левой стороны.Zn + 2HCl —> ZnCl 2 + H 2
И если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что уравнение теперь сбалансировано,
с одним Zn с каждой стороны, двумя атомами водорода с каждой стороны и двумя атомами хлора на
каждая сторона. Некоторые примеры могут быть довольно простыми!
Пример 3
Ca (OH) 2 + H 3 PO 4 —> Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 2 O
Ответ »
Справа три кальция, а на слева, и кальций находится в одном химическом соединении с каждой стороны.Поставьте 3 перед Ca (OH) 2 с левой стороны.3Ca (OH) 2 + H 3 PO 4 —> Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 2 O
Два иона PO 4 справа и только один слева сторона, и P больше нигде не появляется (поэтому группа остается нетронутой). Поставьте 2 перед H 3 PO 4 с левой стороны.
3Ca (OH) 2 + 2H 3 PO 4 —> Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 2 O
Наконец, слева есть шесть атомов кислорода, которых нет в PO 4 но только один с правой стороны, а не в PO 4 .Так что поставьте 6 перед H 2 O с правой стороны.
3Ca (OH) 2 + 2H 3 PO 4 —> Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O
Теперь это сбалансированное уравнение. Обратите внимание, как мы относились к иону PO 4 как единый вид, который необходимо уравновесить.
Пример 4
FeCl 3 + NH 4 OH —> Fe (OH) 3 + NH 4 Cl
Ответ »
Самая очевидная ошибка – три хлора слева, но только один справа, а хлор находится в одном химическом виды с каждой стороны.Поставьте цифру 3 перед NH 4 Cl справа стороны стороны.FeCl 3 + NH 4 OH —> Fe (OH) 3 + 3NH 4 Cl
Следующей наиболее очевидной несбалансированной частью является то, что теперь имеется три NH 4 группы справа, но только одна слева. Так что поставьте 3 впереди NH 4 OH слева.
FeCl 3 + 3NH 4 OH —> Fe (OH) 3 + 3NH 4 Cl
И если вы подсчитаете атомы на каждой стороне, вы увидите, что это теперь
сбалансированное химическое уравнение.
Пример 5
S 8 + F 2 —> SF 6
Ответ »
Если мы начнем с уравновешивания фтора, мы узнаем, что как только мы попытаемся сбалансировать серу, нам придется изменить фтор опять таки. Итак, начнем с серы. Слева их восемь, но только один справа. Поставьте 8 перед SF 6S 8 + F 2 —> 8SF 6
И теперь мы видим, что справа 48 фтора и только два слева, поэтому поставьте 24 перед F 2 слева.
S 8 + 24F 2 —> 8SF 6
И это химическое уравнение теперь сбалансировано. Проверьте это, подсчитав количество атомов каждого типа на каждой стороне.
Пример 6
C 2 H 6 + O 2 —> CO 2 + H 2 O
Ответ »
Слева два угля, а на правильно, и углерод находится в одном химическом соединении с каждой стороны.Положил a 2 перед CO 2 с правой стороны.C 2 H 6 + O 2 —> 2CO 2 + H 2 O
Поскольку кислород находится в двух соединениях справа, мы рассмотрим водород в следующем как в одном соединении с каждой стороны уравнения. Слева шесть атомов водорода и два справа – поставьте 3 перед H 2 O справа
C 2 H 6 + O 2 —> 2CO 2 + 3H 2 O
Теперь у нас два кислорода слева и семь справа.Поставьте 3 1/2 перед O 2 налево.
C 2 H 6 + 3 1 / 2O 2 —> 2CO 2 + 3H 2 O
НО нам не нравится иметь половину в химическом уравнении, поэтому умножаем каждый коэффициент с обеих сторон на два.
2C 2 H 6 + 7O 2 —> 4CO 2 + 6H 2 O
И это теперь сбалансированное химическое уравнение.
Пример 7
Al 2 (CO 3 ) 3 + H 3 PO 4 —> AlPO 4 + CO 2 + H 2 O
Ответ »
Два атома Al слева, но только один справа, и Al находится в одной химической форме с каждой стороны, поэтому нам нужен 2AlPO 4 , чтобы сбалансировать AlAl 2 (CO 3 ) 3 + H 3 PO 4 —> 2AlPO 4 + CO 2 + H 2 O
Теперь два блока PO 4 справа и только один слева, и нет других фосфорсодержащих веществ, поэтому давайте сделаем это 2H 3 PO 4 слева
Al 2 (CO 3 ) 3 + 2H 3 PO 4 —> 2AlPO 4 + CO 2 + H 2 O
Три атома углерода слева и только один справа, поэтому нам нужно сделать это 3CO 2 справа
Al 2 (CO 3 ) 3 + 2H 3 PO 4 —> 2AlPO 4 + 3CO 2 + H 2 O
Почти готово, но шесть атомов водорода слева и только два справа, поэтому должно быть 3H 2 O справа
Al 2 (CO 3 ) 3 + 2H 3 PO 4 —> 2AlPO 4 + 3CO 2 + 3H 2 O
И если вы внимательно их подсчитаете, то теперь на каждой стороне уравнения по 17 атомов кислорода, так что теперь оно уравновешено .
Решения
– определение, примеры, свойства, типы и выражения концентраций растворов
Что такое решение?
Раствор представляет собой гомогенную смесь двух или более чем двух веществ с размером частиц 0,1 нм -1 нм. Однородный означает, что компоненты смеси образуют единую фазу.
(Изображение будет добавлено в ближайшее время)
Вы, должно быть, видели много типов растворов в целом, таких как газированная вода, шарбат, солевой раствор и т. Д.Вы бы также видели латунную посуду, которая также представляет собой однородный раствор твердого тела в твердое. Мы можем приготовить растворы твердое тело-жидкость, твердое тело, твердое тело-газ, жидкость-твердое тело, жидкость-жидкость, газ-твердое тело, газ-жидкость и газ-газ. Бензин, сплавы, воздух, раствор крахмала и т. Д. Являются примерами решений.
Растворы состоят из -соль и растворитель. Давайте подробно обсудим растворенные вещества и растворитель.
Растворенное вещество – вещество, которое растворяется в растворителе с образованием раствора, называется растворенным веществом.Он присутствует в растворе в меньшем количестве, чем растворитель.
Растворитель – компонент раствора, в котором растворяется растворенное вещество, называется растворителем. Он присутствует в большем количестве, чем растворенное вещество в растворе.
Например – если мы возьмем раствор соленой воды. Затем в этом растворе соль является растворенным веществом, а вода является растворителем, поскольку соль растворяется в воде, и соль присутствует в меньшем количестве, чем вода в растворе.
Таким образом, можно сказать, что растворитель составляет основную часть раствора.
Примеры растворов
Сахар-вода, солевой раствор, латунь, сплавы, спирт в воде, аэрозоль, воздух, газированные напитки, такие как Coca-Cola и т. Д., Являются примерами растворов. Когда мы работаем с химией, мы обычно готовим много типов растворов, таких как медь в воде, йод в спирте и т. Д.
Свойства раствора
Раствор обладает следующими свойствами –
Раствор представляет собой однородную смесь.
Составляющие частицы раствора меньше 10-9 метров в диаметре.
Частицы раствора не видны невооруженным глазом.
Растворы не рассеивают проходящий через них луч света. Таким образом, путь светового луча в растворах не виден.
Частицы растворенного вещества нельзя отделить фильтрацией.
Частицы растворенного вещества или растворителя не оседают, если их не трогать.
Растворы стабильны при данной температуре.
Типы растворов
Растворы можно разделить на следующие типы в зависимости от количества растворенного вещества в растворе –
Ненасыщенный раствор – Раствор, в который мы можем добавить больше растворенного вещества при данной температуре, называется ненасыщенным раствором.
Насыщенный раствор – Раствор, в котором мы не можем растворить больше растворенного вещества в растворителе при данной температуре, называется насыщенным раствором.
Перенасыщенный раствор – насыщенный раствор, в который мы добавляем больше растворенного вещества путем повышения температуры или давления, называется перенасыщенным раствором. В этих растворах обычно начинают формироваться кристаллы.
Растворы можно разделить на следующие типы в зависимости от количества добавленного растворителя:
Концентрированный раствор – Раствор, в котором растворенное вещество присутствует в большом количестве, называется концентрированным раствором.
Разбавленный раствор – он содержит очень небольшое количество растворенного вещества в большом количестве растворителя.
Выражение концентраций растворов
Концентрация раствора может быть выражена количественно и качественно. Качественно это может быть выражено как разбавленный раствор или концентрирующий раствор. Количественно это может быть выражено в массовых процентах, объемных процентах, частях на миллион и т. Д.
Массовый процент (мас. / Мас.) –
Массовый процент компонента = \ [\ frac {Mass \; из \; \; Составная часть \; в \; \; Решение} {Total \; Масса \; из \; \; Решение} \] x 100
Объемный процент (V / V) –
Объемный процент компонента = \ [\ frac {Volume \; из \; \; Компонент} {Итого \; Объем\; из \; \; Решение} \] x 100
Массовый объем в процентах (мас. / Об.) – масса растворенного вещества, растворенного в 100 мл раствора.
частей на миллион (ppm) –
частей на миллион = \ [\ frac {Number \; из \; Запчасти \; из \; \; Компонент} {Итого \; Количество \; Запчасти \; из \; все \; Компоненты \; из \; \; Решение} \] x 106
Молярная доля (x) –
Молярная доля компонента = \ [\ frac {Number \; из \; Родинки \; из \; \; Компонент} {Итого \; Количество \; Родинки \; из \; все \; Компоненты \; из \; \; Решение} \]
Молярность (M) – количество молей растворенного вещества, растворенного в одном литре раствора.
Молярность = \ [\ frac {Moles \; из \; Solute} {Объем \; из \; Решение \; в \; Литр} \]
Моляльность (м) – Количество молей растворенного вещества в одном кг растворителя.
Моляльность = \ [\ frac {Родинки \; из \; Solute} {Масса \; из \; Растворитель \; в \; Кг} \]
Растворимость
Растворимость вещества – это его максимальное количество, которое может быть растворено в указанном количестве растворителя при определенной температуре.
Следующие факторы влияют на растворимость вещества –
Природа растворенного вещества
Природа растворителя
Температура
Давление
Растворимость в жидком твердом растворе растворяется в полярных растворителях, в то время как неполярные растворенные вещества растворяются в неполярных растворителях.Это означает, что не все твердые вещества растворяются во всех типах жидкостей. Полярные твердые соединения растворяются в полярных жидких растворителях, в то время как неполярные твердые соединения растворяются в неполярных жидких растворителях.
Растворимость твердого вещества в подходящей жидкости зависит от изменений температуры. Динамическое равновесие в решениях этого типа должно соответствовать принципу Ле Шателье.
Для почти насыщенного раствора процесс растворения эндотермический (∆H> 0). В этом состоянии растворимость увеличивается с повышением температуры.
Для экзотермического процесса (∆H <0) растворимость уменьшается с повышением температуры.
Твердые тела и жидкости несжимаемы или очень слабо сжимаемы, поэтому на них почти не влияет изменение давления. Вот почему растворимость твердого вещества в жидкости не зависит от давления.
Растворимость газа в жидкости – Растворимость газа в жидкости сильно зависит от давления и температуры.
Закон Генри. Закон Генри был дан английским химиком Уильямом Генри, который первым сформулировал количественное соотношение между давлением и растворимостью газа в растворителе.
Закон гласит, что «при постоянной температуре растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна парциальному давлению газа, присутствующего над поверхностью жидкости или раствора».
Дальтон доказал, что растворимость газа в жидком растворе является функцией парциального давления газа.
Мольная доля газа в растворе пропорциональна парциальному давлению газа над раствором.
Другая форма закона Генри гласит, что «парциальное давление газа в паровой фазе (p) пропорционально мольной доле газа (x) в растворе.’Его также можно выразить как –
p = KH x
, где p = парциальное давление газа
KH = постоянная Генри
x = мольная доля газа
При заданном давлении, если значение KH увеличивается для различных газов, тогда их растворимость соответственно уменьшается.
Применение закона Генри – Он применяется в производстве газированных напитков для увеличения растворимости углекислого газа в напитках.
Люди, живущие на больших высотах, имеют низкую концентрацию кислорода в крови и чувствуют себя слабыми.Это состояние называется гипоксией. Это наблюдается и у альпинистов, поднимающихся на большие высоты.
Когда аквалангисты погружаются под воду, они дышат воздухом под высоким давлением. Повышенное давление увеличивает растворимость газов в крови. Высокая концентрация азота и других газов может быть смертельной.
Растворение – это экзотермический процесс, поэтому растворимость уменьшается с повышением температуры.
Закон Рауля – его дал французский химик Франсуа Марте Рауль в 1886 году.Закон Рауля гласит, что для раствора летучих жидкостей парциальное давление пара каждого компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле, присутствующей в растворе.
Если мы возьмем бинарный раствор двух летучих жидкостей и эти два компонента обозначены компонентами A и B. Тогда для компонента A –
PA ∝ xA
PA = pA ° xA
Где PA = частичный пар давление компонента A
xA = мольная доля компонента A
pA ° = давление пара чистого компонента A при той же температуре.
Для компонента B –
PB = pB ° xB
Где PB = парциальное давление пара компонента B
xB = мольная доля компонента B
PB ° = давление пара чистого компонента B при такая же температура.
Согласно закону парциальных давлений Дальтона, полное давление (ptotal) в фазе раствора в контейнере будет суммой парциальных давлений компонентов раствора. Таким образом, его можно записать как –
Ptotal = pA + pB
При подстановке значений pA и pB –
Ptotal = pA ° xA + pB ° xB
Ptotal = (1 – xB) pA ° + pB ° xB
Ptotal = pA ° + (pB ° – pA °) xB
Из приведенного выше уравнения можно сделать следующие выводы
Общее давление пара над раствором может быть связано с мольной долей любого одного компонента решение.
Общее давление пара над раствором изменяется линейно с мольной долей компонента B.
В зависимости от давления пара чистых компонентов A и B общее давление пара над раствором уменьшается или увеличивается с увеличением мольная доля компонента A.
Закон Рауля также может быть сформулирован следующим образом:
Парциальное давление каждого летучего компонента (или газа) в растворе прямо пропорционально его мольной доле.
На основе закона Рауля жидкость – жидкий раствор можно разделить на следующие два типа –
Идеальные растворы – Те растворы, которые подчиняются закону Рауля во всем диапазоне концентраций, известны как идеальные растворы. Для идеальных растворов –
∆mixH = 0
∆mixV = 0
Неидеальное решение – Те растворы, которые не подчиняются закону Рауля во всем диапазоне концентраций, известны как неидеальные растворы. Давление пара неидеального раствора либо выше, либо ниже, чем предсказывается законом Рауля.Если оно выше, чем предсказано законом Рауля, тогда решение демонстрирует положительное отклонение. Если оно ниже, то решение демонстрирует отрицательное отклонение от закона Рауля.
Раствор показывает положительное отклонение из-за более слабого межмолекулярного взаимодействия или сил между молекулами растворенного вещества и растворителя, чем молекулы растворенное вещество-растворенное вещество и растворитель-растворитель. Это более слабое взаимодействие увеличивает давление пара и приводит к положительному отклонению, чем закон Рауля.
Раствор показывает отрицательное отклонение из-за более слабого межмолекулярного взаимодействия или сил между растворенным веществом – растворенным веществом и растворителем – растворителем, чем молекулы растворенного вещества – растворителя.Это более слабое взаимодействие снижает давление пара и приводит к положительному отклонению, чем закон Рауля.
Когда только молекулы растворителя являются летучими и присутствуют в паровой фазе (молекулы растворенных веществ нелетучие), тогда только молекулы растворителя влияют на давление пара. Если p1 – давление пара растворителя, x1 – его мольная доля, а p1 ° – давление пара в чистом состоянии, то согласно закону Рауля –
P1 ∝ x1
Поскольку константа пропорциональности равна давление паров растворителя в чистом виде.Итак, мы можем написать –
P1 = x1 p1 °
Коллигативные свойства – те свойства, которые зависят от количества растворенных частиц независимо от их природы по отношению к общему количеству частиц, присутствующих в растворе, называются коллигативными свойствами.
Относительное снижение давления пара – Рауль установил, что снижение давления пара не зависит от идентичности частиц растворенного вещества, а зависит только от концентрации частиц растворенного вещества. Мы можем записать –
P1 = x1 p1 °
Давление паров чистого растворителя будет больше, чем у растворителя.Итак, мы можем записать изменение давления пара следующим образом –
∆p1 = p1 ° – p1
= p1 ° – p1 ° x1
= p1 ° (1 – x1)
Как мы знаем, x2 = 1 – x1 Итак, мы можем записать –
∆p1 = x2 p1 °
Если раствор содержит много нелетучих растворенных веществ, то снижение давления пара зависит от суммы мольных долей различных растворенных веществ. Таким образом, приведенное выше уравнение может быть записано как –
∆p1 / p1 ° = (p1 ° – p1) / p1 ° = x2 ——— (1)
В приведенном выше уравнении слева – Уравнение с другой стороны называется относительным понижением давления пара, которое равно мольной доле растворенного вещества.
Так как x2 = n2 \ (n1 + n2), уравнение (1) можно записать следующим образом –
(p1 ° – p1) / p1 ° = n2 \ (n1 + n2)
n1 = количество моль растворителя в растворе
n2 = количество молей растворенного вещества в растворе
Для сильно разбавленного раствора n1>> n2, поэтому n2 можно не учитывать, поскольку это очень маленькое значение. Таким образом, мы можем написать –
(p1 ° – p1) / p1 ° = n2 / n1
Поскольку мы знаем количество молей = масса / молярная масса, мы можем написать –
(p1 ° – p1) / p1 ° = (w2 / M2) / (w1 / M1)
(p1 ° – p1) / p1 ° = (w2 / M2) x (M1 / w1)
Где w1 и M1 – масса и молярная масса растворитель, а w2 и M2 – масса и молярная масса растворенного вещества.
Повышение точки кипения – Повышение температуры кипения также зависит только от количества частиц растворенного вещества, а не от природы частиц растворенного вещества.
Если точка кипения чистого растворителя равна Tb °, а точка кипения раствора равна Tb. Повышение температуры кипения будет –
∆Tb = Tb – Tb °
(Изображение будет добавлено в ближайшее время)
Согласно результатам экспериментов, для разбавленных растворов повышение температуры кипения прямо пропорционально моляльному концентрация растворенного вещества в растворе.Таким образом, мы можем записать –
∆Tb ∝ m
При удалении пропорциональности –
∆Tb = Kb m
Где m = моляльность
Kb = постоянная точки кипения, или постоянная моляльной высоты, или константа Эбуллиоскопия. Его единица измерения – К кг / моль.
Если w2 и M2 – масса и молярная масса растворенного вещества, растворенного в w1 грамме растворителя.
m = (w2 / M2) / (w1 / 1000) = (1000 x w2) / (M2 x w1)
∆Tb = (Kb x 1000 x w2) / (M2 x w1)
M2 = ( Kb x 1000 x w2) / (∆Tbx w1)
Понижение точки замерзания – раствор показывает снижение температуры замерзания по сравнению с чистым растворителем.
Точка замерзания – Точка замерзания может быть определена как температура, при которой давление пара вещества в жидкой фазе равно давлению пара в твердой фазе.
Когда мы добавляем в растворитель нелетучее твердое вещество, давление его паров уменьшается (закон Рауля). Из-за снижения давления пара он становится твердым при более низкой температуре. Следовательно, температура замерзания растворителя снижается.
Понижение точки замерзания можно выразить как –
∆Tf = Tf * – Tf
Где Tf * = точка замерзания чистого растворителя
Tf = точка замерзания растворителя, когда в нем растворено нелетучие растворенные вещества.
∆Tf ∝ м
∆Tf = Kf m
Где ∆Tf = депрессия точки замерзания
m = моляльность
Kf = постоянная депрессии точки замерзания или молярная депрессия или криоскопическая константа
Если w2 и M2 – масса и молярная масса растворенного вещества, растворенного в 1 грамме растворителя.
m = (w2 / M2) / (w1 / 1000) = (1000 x w2) / (M2 x w1)
∆Tf = (Kf x 1000 x w2) / (M2 x w1)
M2 = ( Kf x 1000 x w2) / (∆Tfx w1)
Осмос и осмотическое давление – Процесс движения растворителя через полупроницаемую мембрану к более высокой концентрации растворенного вещества называется осмосом.Осмотическое давление – это минимальное давление, необходимое или приложенное к раствору, чтобы остановить поток его чистого растворителя через полупроницаемую мембрану. Осмотическое давление также является коллигативным свойством. Это зависит от концентрации растворенного вещества в растворе. Это выражается следующим образом –
π = iCRT
Где π = осмотическое давление
i = коэффициент Вант-Гоффа
C = молярная концентрация растворенного вещества в растворе
R = универсальная газовая постоянная
T = температура
Когда давление превышает осмотическое давление, чистый растворитель начинает вытекать из раствора через полупроницаемую мембрану.Это явление называется обратным осмосом.
Экспериментальные значения молярных масс иногда отличаются от теоретических значений молекулярных масс (рассчитанных по коллигативным свойствам растворов). Эти значения известны как аномальные молярные массы.
На этом мы завершаем обзор раздела «Решения». Мы надеемся, что вам понравилось учиться и вы смогли понять концепции. Вы также можете получить отдельные статьи по различным подтемам этого раздела, таким как характеристики типов решений, закон Рауля и т. Д.на сайте Веданту. Мы надеемся, что после прочтения этой статьи вы сможете решать проблемы, основанные на теме. Мы уже предоставили подробные примечания к изучению или примечания к пересмотру этого модуля, которые вы можете легко загрузить, зарегистрировавшись на веб-сайте Vedantu. Здесь, в этой статье, мы обсудили модуль в обобщенном виде с акцентом на важные темы модуля. Если вы ищете решения проблем NCERT Textbook на основе этой темы, войдите на веб-сайт Vedantu или загрузите приложение Vedantu Learning App.Таким образом вы сможете получить доступ к бесплатным PDF-файлам решений NCERT, а также к заметкам о редакции, пробным тестам и многому другому.
Расчет pH и pOH – Химия для старших классов
Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.
Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.
Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.
Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:
Вы должны включить следующее:
Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса – изображению, ссылке, тексту и т. д. – относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.
Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:
Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105
Или заполните форму ниже:
Химический, молярный и массовый процент
Растворы представляют собой однородные (равномерно распределенные) смеси двух или более химических веществ. Растворы могут существовать в виде твердых тел, жидкостей или газов.
Все растворы содержат растворитель и одно или несколько растворенных веществ. Растворитель, часто вода, является наиболее распространенным химическим веществом. Растворенное вещество – это менее распространенные химические вещества.
Создание решений
Как растворить твердые частицы и уменьшить масштабы экспериментов
Для экспериментов вам часто потребуется растворять растворенные вещества в твердой форме, чтобы получить растворы определенной силы (сила измеряется по диссоциации ионов). Планируйте один час на каждые 2-4 раствора, которые вам нужно приготовить.Вам потребуются весы для взвешивания растворенного вещества и градуированный цилиндр для измерения растворителя (если это вода).
Во-первых, определите концентрацию (массовый процент или молярность, см. Ниже) и количество (миллилитры) раствора, которое вам нужно в лабораторной процедуре. Во-вторых, рассчитайте необходимое количество растворенного вещества в граммах, используя одну из формул, приведенных ниже. Затем взвесьте растворенное вещество и добавьте его в стакан для смешивания. Наконец, измерьте необходимый объем воды в миллилитрах с помощью градуированного цилиндра и добавьте его в стакан.Размешайте раствор, пока все химическое вещество не растворится.
Разбейте твердые куски химического вещества ступкой и пестиком или осторожно раздавив молотком в полиэтиленовом пакете. Химические вещества растворяются быстрее при осторожном нагревании раствора и перемешивании.
Вы можете рассмотреть возможность уменьшения масштаба, когда эксперименты требуют большого количества химикатов. Уменьшение масштаба снижает риски безопасности, химические затраты и удаление отходов.
Большинство экспериментов можно уменьшить, разделив растворенное вещество и растворитель на коэффициент по вашему выбору.Например, эксперимент, требующий 50 г растворителя и 250 мл воды, можно уменьшить в 10 раз, чтобы использовать только 5 г растворителя и 25 мл воды. Вы можете упростить масштабирование, используя мензурки, пробирки и другое измерительное оборудование меньшего размера.
При приготовлении химических растворов всегда используйте соответствующее защитное оборудование.
Как приготовить молярные растворы
Молярные (М) растворы основаны на количестве молей химического вещества в одном литре раствора.Моль состоит из 6,02 × 10 23 молекул или атомов. Молекулярный вес (MW) – это вес одного моля химического вещества. Определите молекулярную массу с помощью таблицы Менделеева, добавив атомную массу каждого атома в химическую формулу.
Пример: для молекулярной массы CaCl 2 добавьте атомную массу Ca (40,01) к атомной массе двух Cl (2 x 35,45), чтобы получить 110,91 г / моль. Следовательно, 1М раствор CaCl 2 состоит из 110,91 г CaCl 2 , растворенных в воде, достаточной для приготовления одного литра раствора.
После того, как известна молекулярная масса растворенного вещества, масса химического вещества, которое должно раствориться в растворе для молярного раствора менее 1M, рассчитывается по формуле:
- грамма химического вещества = (молярность раствора в моль / литр) x (молекулярная масса химического вещества в г / моль) x (мл раствора) ÷ 1000 мл / литр
Например, чтобы приготовить 100 мл 0,1 М раствора CaCl 2 , используйте предыдущую формулу, чтобы узнать, сколько CaCl 2 вам нужно:
- грамма CaCl 2 = (0.1) x (110,91) x (100) ÷ (1000) = 1,11 г
Теперь вы можете приготовить свой раствор: растворите 1,11 г CaCl 2 в воде, достаточной для получения 100 мл раствора. Необходимое количество воды будет чуть меньше 100 мл.
Для приготовления молярных растворов используются весы и мерная колба. Процедура приготовления молярного раствора с помощью мерной колбы на 100 мл следующая:
- Рассчитайте массу растворенного вещества, необходимую для приготовления 100 мл раствора, используя приведенную выше формулу.
- Взвесьте необходимое количество растворенного вещества на весах.
- Перенесите растворенное вещество в чистую сухую мерную колбу на 100 мл.
- Медленно добавьте дистиллированную воду в мерную колбу. При этом промойте все растворенное вещество на дне колбы. Продолжайте добавлять воду, пока не дойдете до отметки 100 мл на горлышке колбы.
- Поместите пробку в колбу и осторожно покрутите колбу, пока все растворенное вещество не растворится.
Если у вас нет мерной колбы, вы можете использовать мерный цилиндр на 100 мл.Просто добавьте растворенное вещество в мерный цилиндр, а затем добавьте дистиллированную воду, пока не достигнете отметки 100 мл на боковой стороне цилиндра.
Как приготовить весовые проценты (%)
В растворах массовых процентов вес растворенного вещества делится на вес раствора (растворенное вещество + вода) и умножается на 100. Поскольку плотность воды составляет 1 г / мл, формула для расчета количества растворенного вещества, которое должно быть смешанным для получения массового процента раствора:
- грамма растворенного вещества = (вес.% Раствора) x (мл воды) ÷ (100 – вес.% Раствора)
В качестве примера, чтобы приготовить 100 мл 10% раствора NaCl (поваренной соли), используйте предыдущую формулу, чтобы узнать, сколько NaCl вам нужно:
- грамма NaCl = (10) x (100) ÷ (100-10) = 11.1 г
Теперь вы можете приготовить свой раствор: растворите 11,1 г NaCl в 100 мл воды.
Создайте собственное решение для этих проектов:
Frozen Bubbles
Радужная реакция
Биологический тест на токсичность
Гальваника: ключ с медным покрытием
Концентрация с примерами | Интернет-уроки химии
Концентрация
Концентрация – это количество растворенного вещества в данном растворе.Мы можем выразить концентрацию по-разному, например, в процентах или молях.
1) Концентрация в процентах:
Это количество растворенного вещества, растворенного в 100 г растворителя. Если концентрация раствора составляет 20%, мы понимаем, что в 100 г раствора содержится 20 г растворенного вещества.
Пример: Смешивают 10 г соли и 70 г воды и готовят раствор.Найдите концентрацию раствора в процентах по массе.
Решение:
Масса растворенного вещества: 10 г
Масса раствора: 10 + 70 = 80 г
80 г раствора включает 10 г растворенного вещества
100 г раствора включает X г растворенного вещества
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯
X = 12,5 г%
Или по формуле;
Массовый процент = 10,100 / 80 = 12,5%
Пример: Если концентрация 600 г раствора NaCl по массе составляет 40%, найдите количество растворенного вещества по массе в этом растворе.
Решение:
100 г раствора включает 40 г растворенного вещества
600 г раствора включает X г растворенного вещества
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯
X = 240 г соли NaCl растворяется в растворе.
Пример: Если мы добавим 68 г сахара и 272 г воды к 160 г раствора с концентрацией 20%, найдите конечную концентрацию этого раствора.
Решение:
Масса раствора до добавления сахара и воды 160 г.
В 100 г раствора входит 20 г сахара
Раствор 160 г включает X г сахара
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯
X = 32 г сахара
Масса растворенного вещества после добавления = 32 + 68 = 100 г сахара
Масса раствора после добавления = 272 +68 + 160 = 500 г
В 500 г раствора входит 100 г сахара
100 г раствора включает X г сахара
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯
X = 20% – концентрация конечного раствора.
2) Концентрация по молям:
Мы можем выразить концентрацию растворов молями. Число молей на литр называется , молярность , обозначенная буквой M.
Пример: Из 16 г NaOH готовят 200 мл раствора. Какие из следующих утверждений верны для этого раствора? (Молярная масса NaOH составляет 40 г)
I. Концентрация раствора 2 молярная
II. Объем воды в растворе 200 мл
III. Если мы добавляем воду в раствор, количество молей растворенного вещества уменьшается.
Раствор: молей NaOH
I. n NaOH = 16/40 = 0,4 моль
V = 200 мл = 0,2 литра
Молярность = 0,4 / 0,2 = 2 моляр
Я правда
II. Поскольку объем раствора составляет 200 мл, объем воды меньше 200 мл. II ложно.
III. Если мы добавляем воду в раствор, объем раствора увеличивается, но количество молей растворенного вещества не изменяется.
Пример: 4,4 г XCl 2 соль растворяется в воде и образует 100 мл 0,4 молярного раствора XCl 2 . Найдите молярную массу X. (CL = 35)
Решение:
Молярность = n / V
n = M.V, где V = 100 мл = 0,1 л и M = 0,4 молярный
n = 0,1,0,4 = 0,04 моль
Если 0,04 моль XCl2 составляет 4,4 г
1 моль XCl2 составляет? г
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯
? = 110 г XCl2
Молярная масса of XCl2 = X + 2.(35) = 110
X = 40 г / моль
3) Моляльность:
Моляльность – другое выражение концентрации растворов. Обозначается буквой «m», а формула моляльности:
4) Нормальность:
Мы можем выразить концентрацию другим способом с помощью нормальности, используя эквиваленты растворенных веществ.
Эквиваленты могут быть определены как; число молей иона H + в кислотах и иона OH – в основных реакциях.Например; 1 моль H 2 SO 4 дает 2 иона H + , эквивалент H 2 SO 4 равен 2. Мы находим эквивалентный вес;
Решения Экзамены и решения проблем
| Растворимость и факторы, влияющие на растворимость <Пред. | Далее> Разбавление и плотность растворов |
|---|
12.3 закона о нормах – химия 2e
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объяснять форму и функцию закона о норме
- Используйте законы скорости для расчета скорости реакции
- Используйте данные скорости и концентрации для определения порядка реакции и получения законов скорости
Как описано в предыдущем модуле, на скорость реакции часто влияют концентрации реагентов. Скоростные законы (иногда называемые дифференциальными скоростными законами ) или скоростные уравнения – это математические выражения, которые описывают взаимосвязь между скоростью химической реакции и концентрацией ее реагентов.В качестве примера рассмотрим реакцию, описываемую химическим уравнением
aA + bB⟶продуктыaA + bB⟶продукты, где a и b – стехиометрические коэффициенты. Закон скорости этой реакции записывается как:
скорость = k [A] m [B] nrate = k [A] m [B] n, в котором [ A ] и [ B ] представляют собой молярные концентрации реагентов, а k – константа скорости, которая характерна для конкретной реакции при определенной температуре. Показатели степени m и n представляют собой порядки реакции и обычно представляют собой положительные целые числа, хотя они могут быть дробными, отрицательными или нулевыми.Константа скорости k и порядки реакции m и n должны быть определены экспериментально, наблюдая, как скорость реакции изменяется при изменении концентраций реагентов. Константа скорости k не зависит от концентраций реагентов, но зависит от температуры.
Порядки реакций в законе скорости описывают математическую зависимость скорости от концентраций реагентов. Ссылаясь на общий закон скорости выше, реакция составляет m порядка относительно A и n порядка относительно B .Например, если m = 1 и n = 2, реакция будет первого порядка в A и второго порядка в B . Общий порядок реакции – это просто сумма порядков для каждого реагента. Для приведенного в качестве примера закона скорости реакция является общим третьим порядком (1 + 2 = 3). Ниже приведены несколько конкретных примеров, чтобы проиллюстрировать эту концепцию.
Тарифный закон:
описывает реакцию первого порядка по перекиси водорода и первого порядка в целом.Тарифный закон:
скорость = k [C4H6] 2rate = k [C4H6] 2описывает реакцию второго порядка по C 4 H 6 и второго порядка в целом. Тарифный закон:
скорость = k [H +] [OH−] скорость = k [H +] [OH−]описывает реакцию первого порядка по H + , первого порядка по OH – и второго порядка в целом.
Пример 12,3
Написание тарифных законов из приказов о реакции
Эксперимент показывает, что реакция диоксида азота с оксидом углерода: NO2 (г) + CO (г) ⟶NO (г) + CO2 (г) NO2 (г) + CO (г) ⟶NO (г) + CO2 (г)является вторым порядком по NO 2 и нулевым порядком по CO при 100 ° C.Каков закон скорости реакции?
Решение
Реакция будет иметь вид: скорость = k [NO2] m [CO] nrate = k [NO2] m [CO] nРеакция второго порядка по NO 2 ; таким образом, m = 2. Реакция нулевого порядка по CO; Таким образом, n = 0. Закон скорости:
rate = k [NO2] 2 [CO] 0 = k [NO2] 2rate = k [NO2] 2 [CO] 0 = k [NO2] 2Помните, что число, возведенное в нулевую степень, равно 1, таким образом [ CO] 0 = 1, поэтому член концентрации CO может быть исключен из закона скорости: скорость реакции зависит исключительно от концентрации NO 2 .В следующем разделе главы о механизмах реакции будет объяснено, как концентрация реагента может не влиять на скорость реакции, несмотря на то, что он участвует в реакции.
Проверьте свои знания
Закон скорости реакции: h3 (г) + 2NO (г) ⟶N2O (г) + h3O (г) h3 (г) + 2NO (г) ⟶N2O (г) + h3O (г)определено как скорость = k [NO] 2 [H 2 ]. Каков порядок по каждому реагенту и каков общий порядок реакции?
Отвечать:
Заказв NO = 2; заказ в H 2 = 1; общий заказ = 3
Проверьте свои знания
В реакции переэтерификации триглицерид реагирует со спиртом с образованием сложного эфира и глицерина.Многие студенты узнают о реакции между метанолом (CH 3 OH) и этилацетатом (CH 3 CH 2 OCOCH 3 ) в качестве образца реакции, прежде чем изучать химические реакции, приводящие к образованию биодизеля: Ch4OH + Ch4Ch3OCOCh4⟶Ch4OCOCh4 + Ch4Ch3OHCh4OH + Ch4Ch3OCOCh4⟶Ch4OCOCh4 + Ch4Ch3OHЗакон скорости реакции между метанолом и этилацетатом при определенных условиях определен как:
скорость = k [Ch4OH] скорость = k [Ch4OH]Каков порядок реакции по отношению к метанолу и этилацетату и каков общий порядок реакции?
Отвечать:
заказ в CH 3 OH = 1; заказать в CH 3 CH 2 OCOCH 3 = 0; общий заказ = 1
Обычным экспериментальным подходом к определению законов скорости является метод начальных ставок.Этот метод включает измерение скорости реакции для нескольких экспериментальных испытаний, проводимых с использованием различных исходных концентраций реагентов. Сравнение измеренных скоростей для этих испытаний позволяет определить порядки реакции и, впоследствии, константу скорости, которые вместе используются для формулирования закона скорости. Этот подход проиллюстрирован в следующих двух примерах упражнений.
Пример 12,4
Определение закона о ставке по начальным ставкам
Озон в верхних слоях атмосферы истощается, когда он вступает в реакцию с оксидами азота.Скорость реакций оксидов азота с озоном является важным фактором при принятии решения о том, насколько важны эти реакции в формировании озоновой дыры над Антарктидой (рис. 12.8). Одной из таких реакций является сочетание оксида азота NO с озоном O 3 :Фигура 12,8 Контурная карта, показывающая концентрацию стратосферного озона и «озоновую дыру», которая возникает над Антарктидой в весенние месяцы. (кредит: модификация работы НАСА)
NO (г) + O3 (г) ⟶NO2 (г) + O2 (г) NO (г) + O3 (г) ⟶NO2 (г) + O2 (г)Эта реакция была изучена в лаборатории, и следующие данные скорости были определены при 25 ° C.
| Пробная | [NO] (моль / л) | [O 3 ] (моль / л) | Δ [NO2] Δt (моль · л-1 · с-1) Δ [NO2] Δt (моль · л-1 · с-1) |
|---|---|---|---|
| 1 | 1,00 × × 10 −6 | 3,00 × × 10 −6 | 6.60 × × 10 −5 |
| 2 | 1,00 × × 10 −6 | 6,00 × × 10 −6 | 1,32 × × 10 −4 |
| 3 | 1.00 × × 10 −6 | 9,00 × × 10 −6 | 1,98 × × 10 −4 |
| 4 | 2,00 × × 10 −6 | 9,00 × × 10 −6 | 3,96 × × 10 −4 |
| 5 | 3,00 × × 10 −6 | 9,00 × × 10 −6 | 5,94 × × 10 −4 |
Определите закон скорости и константу скорости реакции при 25 ° C.
Решение
Нормативный закон будет иметь вид: скорость = k [NO] m [O3] nrate = k [NO] m [O3] nОпределите значения m , n и k из экспериментальных данных, используя следующий трехэтапный процесс:
- Шаг 1.
Определите значение м из данных, в которых [NO] изменяется, а [O 3 ] является постоянным. В последних трех экспериментах [NO] изменяется, в то время как [O 3 ] остается постоянным. Когда [НЕТ] удваивается с пробной 3 до 4, ставка удваивается, а когда [НЕТ] утроится от пробной 3 до 5, ставка также утроится.Таким образом, скорость также прямо пропорциональна [NO], и м в законе скорости равно 1.
- Шаг 2.
Определите значение n из данных, в которых [O 3 ] изменяется, а [NO] является постоянным. В первых трех экспериментах [NO] постоянно, а [O 3 ] меняется. Скорость реакции изменяется прямо пропорционально изменению [O 3 ]. Когда [O 3 ] удваивается от испытания 1 до 2, ставка удваивается; когда [O 3 ] утраивается от опыта 1 до 3, ставка увеличивается также втрое.Таким образом, скорость прямо пропорциональна [O 3 ], а n равно 1. Закон скорости таков:
скорость = k [NO] 1 [O3] 1 = k [NO] [O3] скорость = k [NO] 1 [O3] 1 = k [NO] [O3] - Шаг 3.
Определите значение k из одного набора концентраций и соответствующего коэффициента . Ниже использованы данные испытания 1:
k = скорость [NO] [O3] = 6,60 × 10–5 моль л – 1 с – 1 (1,00 × 10–6 моль л – 1) (3,00 × 10–6 моль – 1) = 2,20 × 107 лмоль – 1 с – 1 k = скорость [NO] [O3] = 6,60 × 10-5 моль л-1с-1 (1.00 × 10-6 моль л – 1) (3,00 × 10-6 моль – 1) = 2,20 × 107 лмоль – 1 с – 1
Проверьте свои знания
Ацетальдегид разлагается при нагревании с образованием метана и окиси углерода в соответствии с уравнением: Ch4CHO (г) ⟶Ch5 (г) + CO (г) Ch4CHO (г) ⟶Ch5 (г) + CO (г)Определите закон скорости и константу скорости реакции по следующим экспериментальным данным:
| Пробная | [CH 3 CHO] (моль / л) | −Δ [Ch4CHO] Δt (моль · л − 1 · с − 1) −Δ [Ch4CHO] Δt (моль · л − 1 · с-1) |
|---|---|---|
| 1 | 1.75 × × 10 −3 | 2,06 × × 10 −11 |
| 2 | 3,50 × × 10 −3 | 8,24 × × 10 −11 |
| 3 | 7,00 × × 10 −3 | 3.30 × × 10 −10 |
Отвечать:
скорость = k [Ch4CHO] 2rate = k [Ch4CHO] 2 с k = 6,73 × · 10 −6 л / моль / с
Пример 12,5
Определение тарифных законов по начальным ставкам
Используя метод начальных скоростей и экспериментальные данные, определите закон скорости и значение константы скорости этой реакции: 2NO (г) + Cl2 (г) ⟶2NOCl (г) 2NO (г) + Cl2 (г) ⟶2NOCl (г)| Пробная | [NO] (моль / л) | [Cl 2 ] (моль / л) | −Δ [NO] Δt (моль · л − 1 · с − 1) −Δ [NO] Δt (моль · л − 1 · с − 1) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0.10 | 0,10 | 0,00300 |
| 2 | 0,10 | 0,15 | 0,00450 |
| 3 | 0,15 | 0,10 | 0,00675 |
Решение
Закон скорости этой реакции будет иметь вид: скорость = k [NO] m [Cl2] nrate = k [NO] m [Cl2] nКак и в примере 12.4, подойдите к этой проблеме поэтапно, определив значения m и n из экспериментальных данных, а затем используя эти значения, чтобы определить значение k .Однако в этом примере явный алгебраический подход (по сравнению с неявным подходом в предыдущем примере) будет использоваться для определения значений m и n :
- Шаг 1.
Определите значение м из данных, в которых [NO] изменяется, а [Cl 2 ] является постоянным . Запишите отношения с индексами x и y , чтобы указать данные из двух разных испытаний:
ratexratey = k [NO] xm [Cl2] xnk [NO] ym [Cl2] ynratexratey = k [NO] xm [Cl2] xnk [NO] ym [Cl2] ynИспользование третьего испытания и первого испытания, в которых [Cl 2 ] не меняется, дает:
скорость 3 скорость 1 = 0.006750.00300 = k (0.15) m (0.10) nk (0.10) m (0.10) nrate 3rate 1 = 0.006750.00300 = k (0.15) m (0.10) nk (0.10) m (0.10) nОтмена эквивалентных членов в числителе и знаменателе оставляет:
0,006750,00300 = (0,15) м (0,10) м 0,0067 50,00 300 = (0,15) м (0,10) м, что упрощается до:
Используйте логарифмы для определения показателя степени м :
ln (2,25) = млн (1,5) ln (2,25) ln (1,5) = m2 = млн (2,25) = млн (1,5) ln (2,25) ln (1,5) = m2 = mПодтвердите результат
- Шаг 2.
Определите значение n из данных, в которых [Cl 2 ] изменяется, а [NO] является постоянным.
скорость 2 скорость 1 = 0,004500,00300 = k (0,10) m (0,15) nk (0,10) m (0,10) nrate 2rate 1 = 0,004500,00300 = k (0,10) m (0,15) nk (0,10) m (0,10) nОтмена дает:
0,00450,0030 = (0,15) n (0,10) n0,00450,0030 = (0,15) n (0,10) n, что упрощается до:
Таким образом, n должно быть 1, а закон ставок имеет следующий вид:
скорость = k [NO] m [Cl2] n = k [NO] 2 [Cl2] скорость = k [NO] m [Cl2] n = k [NO] 2 [Cl2] - Шаг 3.
Определите числовое значение константы скорости k с соответствующими единицами измерения. Единицы измерения скорости реакции – моль / л / с. Единицы для k являются любыми необходимыми, так что замена в выражение закона скорости дает соответствующие единицы для ставки. В этом примере единицы концентрации: моль 3 / л 3 . Единицами для k должны быть моль −2 л 2 / с, так что скорость выражается в моль / л / с.
Чтобы определить значение k после того, как выражение закона скорости было решено, просто вставьте значения из первого экспериментального испытания и решите для k :
0,00300 моль – 1 с – 1 = k (0,10 моль – 1) 2 (0,10 моль – 1) 1k = 3,0 моль – 2 л 2 с – 10,00 300 моль – 1 с – 1 = k (0,10 моль – 1) 2 (0,10 моль – 1) 1к = 3,0 моль − 2L2с − 1
Проверьте свои знания
Используйте предоставленные начальные данные о скорости, чтобы вывести закон скорости реакции, уравнение которой имеет следующий вид: OCl− (aq) + I− (aq) ⟶OI− (aq) + Cl− (aq) OCl− (aq) + I− (aq) ⟶OI− (aq) + Cl− (aq)| Пробная | [OCl – ] (моль / л) | [I – ] (моль / л) | Начальная скорость (моль / л / с) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0.0040 | 0,0020 | 0,00184 |
| 2 | 0,0020 | 0,0040 | 0,00092 |
| 3 | 0,0020 | 0,0020 | 0,00046 |
Определите выражение закона скорости и значение константы скорости k с соответствующими единицами измерения для этой реакции.
Отвечать:
скорость 2 скорость 3 = 0,000920,00046 = k (0,0020) x (0,0040) yk (0,0020) x (0,0020) yrate 2rate 3 = 0.000920,00046 = k (0,0020) x (0,0040) yk (0,0020) x (0,0020) y
2,00 = 2,00 y
y = 1
скорость 1 скорость 2 = 0,001840,00092 = k (0,0040) x (0,0020) yk (0,0020) x (0,0040) yrate 1rate 2 = 0,001840,00092 = k (0,0040) x (0,0020) yk (0,0020) x (0,0040) y
2.00 = 2x2y2.00 = 2×214.00 = 2xx = 22.00 = 2x2y2.00 = 2×214.00 = 2xx = 2
Подставляя данные о концентрации из испытания 1 и решая для k , получаем:
скорость = k [OCl−] 2 [I-] 10,00184 = k (0,0040) 2 (0,0020) 1k = 5,75 × 104 моль − 2L2s − 1rate = k [OCl−] 2 [I−] 10.00184 = k (0,0040) 2 (0,0020) 1k = 5,75 × 104 моль − 2L2s − 1
Единицы порядка реакции и константы скорости
В некоторых из наших примеров порядки реакций в законе скорости совпадают с коэффициентами в химическом уравнении реакции. Это просто совпадение, а зачастую и не так.
Законы скорости могут демонстрировать дробные порядки для некоторых реагентов, а отрицательные порядки реакции иногда наблюдаются, когда увеличение концентрации одного реагента вызывает снижение скорости реакции.Приведено несколько примеров, иллюстрирующих эти моменты:
NO2 + CO⟶NO + CO2rate = k [NO2] 2Ch4CHO⟶Ch5 + COrate = k [Ch4CHO] 22N2O5⟶NO2 + O2rate = k [N2O5] 2NO2 + F2⟶2NO2Frate = k [NO2] [F2] 2NO2Cl⟶2NO2 + Cl2rate = k [NO2Cl] NO2 + CO⟶NO + CO2rate = k [NO2] 2Ch4CHO⟶Ch5 + COrate = k [Ch4CHO] 22N2O5⟶NO2 + O2rate = k [N2O5] 2NO2 + F2⟶2NO2Frate = k [NO2] [F2] 2NO2Cl⟶2NO2 + Cl2rate = k [NO2Cl]. Важно отметить, что закона скорости определяются только экспериментально и не могут быть надежно предсказаны стехиометрией реакции.
Единицы измерения константы скорости будут меняться в зависимости от общего порядка реакции.Единица константы скорости для реакции второго порядка, описанной в Примере 12.4, была определена как Лмоль-1с-1Лмоль-1с-1. Для реакции третьего порядка, описанной в Примере 12.5, единица для k была получена как L2 моль-2 с-1. L2 моль-2 с-1. Размерный анализ требует, чтобы единица константы скорости для реакции, общий порядок которой составляет x , была Lx − 1 моль1 − xs − 1.Lx − 1 моль1 − xs − 1. В таблице 12.1 приведены единицы константы скорости для общих порядков реакции.
Единицы константы скорости для общих приказов реакции
| Общий порядок реакции ( x ) | Единица константы скорости (L x −1 моль 1− x с −1 ) |
|---|---|
| 0 (ноль) | моль л −1 с −1 |
| 1 (первая) | с −1 |
| 2 (второй) | л моль −1 с −1 |
| 3 (третий) | л 2 моль −2 с −1 |
Стол 12.