- •Химия Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Химия Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Содержание
- •Общие методические указания
- •Лабораторная работа №1 Правила безопасности при работе в лаборатории общей химии. Элементы техники лабораторных работ. Весы и взвешивание
- •Лабораторная работа №2 Основные законы химии. Теория
- •Лабораторная работа № 3. Определение молярной массы химического эквивалента металла
- •Лабораторная работа № 4 Определение состава кристаллогидрата
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 5 Основные классы неорганических соединений. Теория
- •Лабораторная работа № 6 Основные классы неорганических соединений: оксиды, основания и амфотерные гидроксиды
- •I. Оксиды их получение и свойства
- •II. Гидроксиды, их получение и свойства
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 8 Основные классы неорганических соединений. Соли
- •Опыт 5: Получение солей взаимодействием двух солей
- •Необходимый уровень подготовки студентов
- •4. Уметь писать уравнения реакций, отражающие химические свойства оксидов, гидроксидов, солей. Знать условия протекания до конца реакций ионного обмена
- •Лабораторная работа № 9 Растворы. Теория
- •Лабораторная работа № 10 Приготовление растворов заданной концентрации
- •Лабораторная работа № 11. Малорастворимые электролиты. Произведение растворимости
- •Лабораторная работа № 12 Кинетика химических реакций. Теория
- •Лабораторная работа № 14.
- •Лабораторная работа №15 Химическое равновесие. Теория
- •Лабораторная работа № 16 Химическое равновесие и условия его смещения
- •Лабораторная работа №17. Адсорбция. Теория
- •Лабораторная работа №18 Изучение адсорбции уксусной кислоты на угле.
- •Химия Методические указания по выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа №15 Химическое равновесие. Теория
Понятие «химическое равновесие» применимо только к обратимым реакциям. Химическим равновесием называют такое состояние реагирующей системы, при котором скорость прямой реакции vпрям. равна скорости обратной реакции vобрат.. Равенство скоростей прямой и обратной реакций является кинетическим условием химического равновесия.
Химическое равновесие характеризуется постоянным для данных условий соотношением равновесных концентраций всех веществ, участвующих во взаимодействии.
Величина, равная отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов, называется константой равновесия. Для обратимой реакции
Н2(г) +I2(г) = 2HI(г)
константа равновесия имеет вид:
Константа равновесия зависит от природы реагентов, температуры и не зависит от исходной концентрации веществ в системе.
Химическое равновесие остается неизменным до тех пор, пока постоянны параметры, при которых оно установилось. При изменении условий равновесие нарушается. Через некоторое время в системе вновь наступает равновесие, характеризующееся новым равенством скоростей и новыми равновесными концентрациями всех веществ.
Равновесие смещается в ту или иную сторону потому, что изменение условий по-разному влияет на скорости прямой и обратной реакций. Равновесие смещается в сторону той реакции, скорость которой при нарушении равновесия становится больше. Например, если при изменении внешних условий равновесие нарушается так, что скорость прямой реакции становится больше скорости обратной реакции, то равновесие смещается вправо.
В общем случае направление смещения равновесия определяется принципом Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии , оказывать внешнее воздействие, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет эффект внешнего воздействия.
Задача 4: Рассчитайте константу равновесия реакции
С25Н2807 + НС1 С25Н27О6С1 + Н2O
если для ее проведения смешали 12 мл 10-2М раствора С25Н2807 и 15 мл 10-2М раствора НС1. Полученную смесь разбавили водой до 50 мл. Равновесная концентрация С25Н27О6С1 оказалась равной 2,0310-3 моль/л.
Решение: Вычислим количество исходных и конечных веществ до и после реакции. Известно, что количество вещества определяется как произведение молярной концентрации (моль/л) и объема раствора (в литрах). Тогда имеем:
о(С25Н2807)=1210-310-2=1,210-4моль, и о (НСl)=1510-310-2=1,510-4 моль.
(С25Н27О6С1) = 5010-32,0310-3=1,01510-4 моль.
Если образовалось продукт, в количестве 1,01510-4 моль, то в соответствии с реакцией, столько же было израсходовано соляной кислоты и С25Н2807. Следовательно, в равновесной смеси, концентрация исходных веществ составит: СМ(С25Н2807) = и
СМ(НСl)= .
Константу равновесия считаем по уравнению КС= =.
Ответ: 5,66 * 103.
Лабораторная работа № 16 Химическое равновесие и условия его смещения
Цель работы: изучение влияния различных факторов на химическое равновесие.
Оборудование и реактивы: разбавленные растворы хлорида железа (III) и роданида аммония в бюретках, концентрированный раствор FeCI3, твердый хлорид аммония и роданид аммония, нитрат свинца (II), штатив и 4 пробирки, U-образная трубка, пробки с газоотводными трубками, спиртовка, два химических стакана, лед, электрическая плитка.
Опыт 1 Влияние концентрации веществ на химическое равновесие.
В данном опыте изучают обратимую реакцию взаимодействия хлорида железа (III) с роданидом аммония. Роданид железа Fe(NCS)3 придает раствору красную окраску. По изменению интенсивности окраски можно судить об изменении концентрации Fe(NCS)3 т.е. о смещении равновесия в ту или иную сторону.
В четыре пробирки внесите по 5-10 капель разбавленных растворов хлорида железа (III) FeCI3 и роданида аммония NH4CNS. Легким встряхиванием пробирок размешайте растворы. Поставьте все пробирки в штатив.
В одну из пробирок добавьте несколько капель концентрированного раствора хлорида железа (III), в другую - несколько кристаллов роданида аммония, в третью - хлорида аммония, четвертую пробирку оставьте для сравнения.
Растворы размешайте энергичным встряхиванием или стеклянной палочкой.
При оформлении отчета отметьте изменение интенсивности окраски в каждом случае; запишите уравнение реакции между FeCI3 и NH4CNS и выражение константы равновесия данной реакции.
В каком направлении смещается равновесие и как изменяется концентрация каждого компонента в случае добавления: а) хлорида железа (III); б) роданида аммония; в) хлорида аммония?
Опыт 2 Влияние температуры на химическое равновесие.
В данном опыте изучают реакцию димеризации диоксида азота:
2NO2 = N2O4
NO2 - очень опасное вещество. (Опыт проводить в вытяжном шкафу!). По изменению окраски газовой смеси можно судить о концентрации ее компонентов, т.е. о смещении равновесия в сторону прямой или обратной реакции.
U-образную трубку, с двумя хорошо подобранными резиновыми пробками наполните диоксидом азота, который получите разложением нитрата свинца. Реакция протекает по уравнению
2Pb(N03)2 = 2РЬО + 4NO2 + О2
Оба конца U-образной трубки плотно закройте резиновыми пробками и, перевернув ее концами вниз, поместите одно колено трубки в стакан с горячей водой, другой в стакан с ледяной водой (холодную и горячую воду приготовьте заранее).
Наблюдайте изменение окраски в том и другом колене U-образной трубки. Выньте трубку из стаканов, и то колено, которое было в холодной воде, опустите в горячую воду, а колено из горячей воды - в холодную. Наблюдайте вновь изменение окраски в каждом колене.
В каком направлении происходит смещение равновесия данной реакции при нагревании и охлаждении? Объясните смещение химического равновесия. Результаты наблюдений и выводов запишите в табл. 1.
Таблица 1.
Номер пробирки
|
Добавленное вещество
|
Степень изменения окраски раствора
|
Направление смещения равновесия
|
1
|
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
НЕОБХОДИМЫЙ УРОВЕНЬ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ
1. Знать понятия: химическое равновесие, константа химического равновесия, принцип Ле - Шателье.
2. Уметь на основе принципа Ле-Шателье предсказывать направление смещения химического равновесия при оказании на систему внешнего воздействия.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какое состояние обратимой реакции называют химическим равновесием?
2. Напишите уравнение константы равновесия для каждого из следующих обратимых процессов:
а) 2N02 (г) = 2NO(r) + 02(г)
б) ЗН2(г) + N2(г) = 2NH3(г)
в) Н2(г) + СuО(к) = Н2О(г) + Си(к)
Как сместится равновесие в каждом из указанных случаев при увеличении давления?
3. В каком направлении сместится равновесие при повышении температуры в следующих обратимых реакциях (тепловой эффект реакции рассчитайте по данным приложения [3]):
а) 2S02(г) + О2(г) = 2S03(г)
б) Н2(г) + Вr2(г) = 2НВr(г)
в) N2(г) + 02(г) = 2NO(г)
4. Рассчитайте константу равновесия реакции С25Н2807 + НС1 = С25Н27О6С1 +Н2О
если для ее проведения смешали 12 мл 10-2 М раствора С25Н2807 и 15 мл 10-2 М раствора НС1. Полученную смесь разбавили водой до 50 мл. Равновесная концентрация С25Н27О6С1 оказалась равной 2,03∙10 -3 моль/л. Ответ: 3,14∙105.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коровин Н.В. Общая химия. -М.: Высш. шк., 2000, - с. 116-148
2. Глинка Н.Л. Общая химия - Л.: Химия. 1985, - с. 184-187.
3. Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. - М.: Высш. шк., 1991, - с. 92-100.