Закон действующих масс (уравнение скорости химической реакции)
Скачать 0.79 Mb.
|
| Билет №1 1. Что является объектами изучения в химии (что такое «атом», «элемент», «молекула», «ион», «радикал» и др. – дайте определения)? Химия – это наука о строении, свойствах веществ, их превращениях и сопровождающих явлениях. Объектом изучения химии являются: АТОМ – мельчайшая частица, элементов вещества, сохраняющая его свойства, не делимая химическим путем. МОЛЕКУЛА – мельчайшая частица сложного вещества, сохраняющая его свойства, способная самостоятельно существовать. ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ – составная часть вещества, содержащая одинаковые атомы. ИОНЫ – монозаряженные частицы ,образующиеся в результате отрыва или замещения электронов. Атомы, лишившиеся электрона – положительно заряженные, а те, которые получили этот электрон – отрицательно заряженные ионы. ВАЛЕНТНОСТЬ – это способность присоединять или замещать определенное число атомов. СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ – условный заряд атома элемента, полученный в предположении, что соединение получено из ионов. РАДИКАЛЫ – частицы, образующиеся при разрыве химической связи и содержащие в себе неспаренные электроны. ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ – это способность притягивать электроны. Электроотрицательность уменьшается с увеличением порядкового номера элемента. В периодах Электроотрицательность растет, в группах уменьшается. 2. Закон действующих масс (уравнение скорости химической реакции). Коэффициент пропорциональности называют константой скорости. Очевидно, для реакции аА + bB, то есть для а молей вещества А и b молей вещества В ЗДМ формально запишется в виде  Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. Это определение относится к гомогенным реакциям. Если реакция гетерогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнении ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k. Константа скорости k численно равна скорости, если концентрации реагентов постоянны и равны единице. Закон действующих масс безусловно выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию. В других случаях фактическая и вычисленная по закону действующих масс скорости совпадают редко. 3  . Напишите варианты реакций замещения галогена в соли при ее взаимодействии со щелочью (какие еще типы реакций вы знаете).C uCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Cu(OH)2 AlCl3 + 3KOH = 3 KCl + Al(OH)3 C aCl2 + 2KOH = 2KCl + Ca(OH)2 ZnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Zn(OH)2 LiCl + KOH = KCl + LiOH Также существуют реакции замещения, соединения, разложения, обмена, отщепления (элиминирования), сгорания, перегруппировки (изомеризации), реакция окисления и др. Билет №2 1. Чему равен атомный номер (Z) и массовое число (A) элемента, а также что обозначают верхний и нижний индексы при символах элементов (например, 126С)? Атомный номер Z равен числу протонов в атомном ядре (порядковый номер элемента). В электронной оболочке электронейтрального атома содержится Z электронов. Массовое число А равно сумме числа протонов Z и числу нейтронов N: (A=Z+N). Левые индексы элемента указывают – массовое число А (верхний) и число протонов Z (нижний).     126С = р=6 6еn=6 2. Зависимость константы скорости реакции от температуры (уравнение Аррениуса). При фиксированной температуре реакция возможна, если взаимодействующие молекулы обладают определимым запасом энергии. Аррениус эту избыточную энергию назвал энергией активации, а сами молекулы активированными, По Аррениусу константа скорости k и энергия активации  связаны соотношением, получившим название уравнения Аррениуса: Здесь А - предэкспоненциальный множитель, К - универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура. Таким образом, при постоянной температуре скорость реакции определяет Еа. Чем больше Еа, тем меньше число активных молекул и тем медленнее протекает реакция. При уменьшении Еа скорость возрастает, а при Еа = 0 реакция протекает мгновенно, Если Еа = 50-100 кДж*Моль-1, то из уравнения Аррениуса следует, что при изменении температуры реакции на 10 градусов ее скорость изменится в 2-4 раза. Это правило было эмпирически установленно Вант-Гоффом. 3. Напишите вариант реакции присоединения галогена к неорганическому веществу (какой тип связи в этом соединении). Cl2+H2=2HCl В результате тесного сближения атомов водорода и хлора атом хлора, которому не хватает одного электрона до конфигурации благородного газа, оттянет на себя электронную оболочку атома водорода (состоящую из одного электрона). В результате на атоме хлора образуется избыточный отрицательный заряд, а на атоме водорода - избыточный положительный заряд. То есть молекула НСl представляет собой электрический диполь. Химическая связь подобного тала называется полярной ковалентной связью. F2+H2=2HF I2+H2=2HI Br2+H2=2HBr Билет №3 1. Что такое «изотопы», «изобары», «изотоны» (примеры таких химических элементов)? ИЗОТОПЫ – атомы с одинаковым числом протонов (Z), но различным атомным числом (A) и числом нейтронов (N).  углерод-12  углерод-13ИЗОБАРЫ – атомы с одинаковым атомным числом, но различным числом протонов и нейтронов.  калий-40  кальций-40ИЗОТОНЫ – атомы с одинаковым числом нейтронов, но разными атомным числом и числом протонов.  радий-228  торий-230Атомы с определенным числом протонов и нейтронов называются НУКЛИДЫ. 2. Температурный коэффициент скорости химической реакции (правило Вант-Гоффа). Скорость химической реакции зависит от температуры, причем при повышении температуры скорость реакции увеличивается. Голландский уч1ный Вант-Гофф показал, что при повышении температуры на 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза; VT2=VT1*y(T2-T1)/10 Где VT2 и VT1 – скорости реакции при температурах T2 и T1 ; у – температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличилась скорость реакции при повышении температуры на 10К. При концентрации реагирующих веществ 1 моль/л скорость реакции численно равна константе скорости k. Тогда уравнение показывает, что константа скорости зависит от температуры так же, как и скорость процесса. 3  . Напишите вариант реакции отщепления (элиминирования) с выделением галогенводорода.C2H5Cl=C2H4+HCl Билет №4 1. Что такое «атомная масса», «молекулярная масса», «моль вещества» и что принято за атомную единицу массы (а.е.м.)? АТОМНАЯ МАССА - масса атома в атомных единицах массы (а. е. м.). За единицу а. е. м. принята 1/12 массы изотопа углерод- 12. а.е.м. = 1/12 m 126С = 1, 66 * 10-24 МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА - молярная масса соединения, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12. МОЛЬ - количество вещества, содержащее столько же частиц или структурных единиц (атомов, ионов, молекул, радикалов, электронов, эквивалентов и др.), что и в 12 а. е. м. изотопа углерода-12. 2. Формула увеличения скорости реакции в присутствии катализатора. Изменить величину Еа (энергию активации) можно с помощью катализаторов. Вещества, принимающие участие, но не расходующиеся в процессе реакции, назваются катализаторами. Само это явление называется катализом. Увеличение скорости реакции в присутствии катализатора определяется формулой В зависимости от того, находится ли катализатор в той же фазе, что и реагирующие вещества, или образует самостоятельную фазу, говорят о гомогенном или гетерогенном катализе. Механизм каталитического действия для них не одинков, однако и в том и в другом случае происходит ускорение реакции за счет снижения Еа. Существует ряд специфических катализаторов - ингибиторов, снижающих скорость реакции.  где  -параметры каталитического процесса, V, k , Еа- некаталитического процесса. 3. Напишите реакции сгорания углеродсодержащих неорганических веществ в кислороде, указав окислитель и восстановитель, а также степени окисления углерода до и после реакции.   С – восстановитель, процесс окисления О – окислитель, процесс восстановления Билет № 5 1. Что такое «электроотрицательность», «валентность», «степень окисления» элемента и каковы основные правила их определения? СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ — условный заряд атома элемента, полученный в предположении, что соединение состоит из ионов. Она может быть положительной, отрицательной, нулевой, дробной и обозначается арабской цифрой со знаком «+» или «-» в виде верхнего правого индекса символа элемента: С1-, О2-, Н+, Мg2+, N3-, N5+, Сr6+. Для определения степени окисления (с. о.) элемента в соединении (ионе) пользуются следующими правилами: 1 В простых веществах (Н2, S8, Р4) с. о. равна нулю. 2 Постоянную с. о. имеют щелочные (Э+) и щелочно-земельные (Э2+) элементы, а также фтор Р-. 3 Водород в большинстве соединений имеет с. о. Н+ (Н2О, СН4, НС1), в гидридах - Н- (-NaН, СаН2); с. о. кислорода, как правило, равна -2 (О2-), в пероксидах (-О-О-) — 1 (О-). 4 В бинарных соединениях неметаллов отрицательная с. о. приписывается элементу, расположенному справа ). 5 Алгебраическая сумма с. о. молекулы равна нулю, иона - его заряду. Способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов называют ВАЛЕНТНОСТЬЮ. Мерой валентности считают число атомов водорода или кислорода, присоединенных к элементу, при условии, что водород одно- , а кислород двухвалентен. ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ (ЭО) - способность атома оттягивать на себя электрон в химическом соединении. В основу электроотрицательности положены следующие физические обоснования (шкалы): Шкала Полинга базируется на энергии связи при образовании сложного вещества из простых. Шкала Малликена - ЭО пропорциональна полуразности первого потенциала ионизации и сродства к электрону ЭО ~ 0,5 • (II + Еср). Шкала Олреда-Рохова основана на электростатической силе, действующей на внешний электрон  ,где Zэф — эффективный заряд ядра атома, е - заряд электрона; г - ковалентный радиус. Разность электроотрицательностей элементов в соединении пропорциональна ионности связи взаимодействующих атомов; нулевая разность соответствует образованию ковалентной связи. 2. Закон сохранения энергии или первое начало термодинамики (зависимость теплового эффекта от изменения внутренней энергии системы и ее объема при постоянном давлении). Внутренняя энергия системы U складывается из энергии движения и взаимодействия молекул, энергии связи в молекулах, энергии движения и взаимодействия электронов и ядер и т. п. Абсолютная величина внутренней энергии не может быть определена, но ее изменение при переходе системы из начального состояния в конечное в результате осуществления химического процесса поддается расчету. Если система получает некоторое количество тепла при постоянном давлении Qр, последнее расходуется на изменение внутренней энергии системы  и совершение работы  против внешних сил:  3. Напишите варианты реакций перегруппировки (изомеризации) органического и неорганического соединения. СН3 — СН2 — СН2 — СНг— СН3  СН3 — СН(СН3) — СНг — СН3пентан 2-метилбутан Билет № 6 1. Какие бывают химические формулы (приведите примеры) и в каком порядке в них указываются элементы? Химическая формула – это выражение состава веществ по средством химических знаков и индексов. Она показывает: качественный состав (из атомов каких элементов состоит вещество), количественный состав (сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы вещества). Индекс показывает число атомов в молекуле. В настоящее время различают следующие виды химических формул: Простейшая формула. Может быть получена опытным путем через определение соотношения химических элементов в веществе с применением значений атомной массы элементов. Так, простейшая формула воды будет H2O, а простейшая формула бензола СН. Атомы в формулах обозначаются знаками химических элементов, а относительное их количество — числами в формате нижних индексов. Истинная формула. Может быть получена, если известна молекулярная масса вещества. Истинная формула воды Н2О, что совпадает с простейшей. Истинная формула бензола С6Н6, что отличается от простейшей. Истинные формулы называют эмпирическими, а также брутто-формулами. Они отражают состав, но не структуру молекул вещества. Рациональная формула. В рациональных формулах выделяются группы атомов, характерные для классов химических соединений. Например, для спиртов выделяется группа -ОН. При записи рациональной формулы такие группы атомов заключаются в круглые скобки (ОН). Количество повторяющихся групп обозначаются числами в формате нижних индексов, которые ставятся сразу за закрывающей скобкой. Квадратные скобки применяются для отражения структуры комплексных соединений. Например, К4[Co(CN)6] — гексацианокобальтоат калия. Рациональные формулы часто встречаются в полуразвернутом виде, когда часть одинаковых атомов показываются по отдельности для лучшего отражения строения молекулы вещества. Структурная формула. В графическом виде показывает взаимное расположение атомов в молекуле. Химические связи между атомами обозначаются линиями. Различают двухмерные (2D) и трехмерные (3D) формулы. Двухмерные представляют собой отражение структуры вещества на плоскости. Трехмерные позволяют наиболее близко к теоретическим моделям строения вещества представлять его состав, взаимное расположение, связи и расстояния между атомами. Пример: Этанол Простейшая формула С2Н6О Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: С2Н6О Рациональная формула: С2Н5ОН Рациональная формула в полуразвернутом виде: СН3СН3ОН Структурная формула (2D): Н Н | | Н-С-С-О-Н | | Н Н Катион в формулах солей всегда ставится на первое место: МgС12, КМnО4, (МН4)2СОЗ. Если соль содержит более одного катиона или более одного аниона, то в формуле они записываются в алфавитном порядке их символов: КСr(SО4)2, РtBr2С12. Кислоты рассматриваются как соли протона Н+: НС1, Н2SО4, НЗРО4. Основания - соединения, у которых анионом служит гидроксил-ион ОН-: КОН, А1(ОН)3. 2. Первый закон термодинамики для адиабатического процесса (при квазистатическом изменении объема в сосуде с теплонепроницаемыми стенками). Внутренняя энергия системы и складывается из энергии движения и взаимодействия молекул, энергии связи в молекулах, энергии движения и взаимодействия электронов и ядер и т. п. Абсолютная величина внутренней энергии не может быть определена, но ее изменение при переходе системы из начального состояния в конечное в результате осуществления химического процесса поддается расчету. Если система получает некоторое количество тепла при постоянном давлении Qр, последнее расходуется на изменение внутренней энергии системы  и совершение работы  против внешних сил:  Это уравнение выражает закон сохранения энергии или первое начало термодинамики. Адиабатический процесс - это процесс квазистатического расширения или сжатия газа в сосуде с теплонепроницаемыми стенками. Первый закон термодинамики для адиабатического процесса принимает вид  3. Напишите варианты реакций частичного окисления неорганических веществ на примере соединений переходных металлов.  |
Похожие:
 | Газы. Идеальные и реальные газы. Основные газовые законы. Уравнение Клайперона-Менделеева. Закон Дальтона. Уравнение Ван-дер-Ваальса.... | | Мастер-класс «Урок в пространстве отношений». Учитель химии и биологии Колпакова В. В |
| В целях оптимизации специализированной медицинской помощи при острых отравлениях химической этиологии и во исполнении решения Коллегии... |  | Настоящий Федеральный закон регулирует порядок образования и деятельности третейских судов и постоянно действующих арбитражных учреждений... |
| Настоящий Федеральный закон регулирует порядок образования и деятельности третейских судов и постоянно действующих арбитражных учреждений... | | ... |
| Международный арбитражный совет в области спорта (масс): статус, состав и структура, основные полномочия | | Об утверждении порядка проведения инвентаризации средств радиационной, химической, биологической и медицинской защиты для нужд гражданской... |
| Ральный закон «О развитии сельского хозяйства» (далее – Федеральный закон №260-фз), действующих нормативно-правовых актов Правительства... | | Правила использования и содержания средств индивидуальной защиты, приборов радиационной, химической разведки и контроля(утв. Приказом... |