Каталитическое разложение пероксида водорода

В две пробирки налейте по 5 мл раствора пероксида водорода. Добавьте на кончике шпателя в одну – порошок оксида кремния, в другую – оксида марганца (IV). По интенсивности выделения газа сравните скорость разложения пероксида водорода. С помощью тлеющей лучины определите выделяющийся газ. Запишите реакцию разложения пероксида водорода в присутствии катализатора. Сделайте вывод о влиянии присутствия катализатора на скорость разложения пероксида водорода.

Опыт 4. Смещение химического равновесия. Влияние концентраций реагирующих и образующихся веществ на химическое равновесие

Реакция между хлоридом железа и роданидом калия протекает по уравнению:

Каталитическое разложение пероксида водорода - student2.ru Каталитическое разложение пероксида водорода - student2.ru FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN)3 + 3KСl.

Появляющаяся кроваво-красная окраска раствора обусловлена содержанием в нем роданида железа (III) Fe(SCN)3. По изменению интенсивности окраски раствора можно определить направление смещения равновесия в реакционной среде.

В пробирке смешайте равные объемы разбавленных растворов FeCl3 и KSCN. Полученный окрашенный раствор разделите на четыре пробирки. В первую из них внесите 2-3 капли насыщенного раствора хлорида железа, во вторую – несколько кристалликов роданида калия, в третью – 2-3 микрошпателя кристаллического хлорида калия. Сравните окраску растворов в этих трех пробирках с окраской исходного раствора в четвертой пробирке. Результаты занесите в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

Результаты наблюдений в опыте 4

№ опыта Добавляемое вещество Изменение интенсивности окраски Направление смещения равновесия
     
     
     

На основании принципа Ле-Шателье объясните влияние изменения концентраций веществ на химическое равновесие.

Примеры решения задач

Пример 1

Определите среднюю скорость реакции СО + 2SО3 = СS2 + 4О2, если через 40 секунд после начала реакции молярная концентрация сероуглерода составляла 0,22 моль/л, а через 90 секунд – 0,28 моль/л.

Дано: t1= 40 с. t2= 90 с. С1(СS2) = 0,22 моль/л С2(СS2) = 0,28 моль/л Решение Для определения средней скорости реакции воспользуемся выражением: С2– С1 0,28 – 0,22 Vср = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 0,0012 (моль/(л•с) t2– t1 90 – 40
Vср ?

Ответ: Vср = 0,0012 моль/(л·с)

Пример 2

При 25 0С некоторая реакция заканчивается за 4 минуты. Вычислите, через какое время завершится данная реакция, если ее проводить при 45 0С. Температурный коэффициент реакции равен 3.

Дано: t1= 4 мин. t 1 = 25 0С t 2 = 45 0С g =3 Решение Определим изменение скорости реакции при повышении температуры по формуле: V2 (t2–t1)/10 (45–25)/10 ¾¾ = g = 3 = 32 = 9 V1 Так как скорость реакции обратно пропорциональна времени, то
t2 ?

t1 4•60

t2 = ¾¾ = ¾¾ = 26,7 (с)

9 9

Ответ: t2 = 26,7 с.

Пример 3

При температуре 500 0С в реакционном сосуде установилось равновесие НСНО Û Н2 + СО. Вычислите константу равновесия, если начальная концентрация формальдегида НСНО равна 1 моль/л, а равновесная концентрация водорода Н2 составляет 0,2 моль/л.

Дано: СНСНО = 1 моль/л [Н2]р = 0,2 моль/л Решение Так как по уравнению реакции разложение 1 моля СНСНО приводит к образованию 1 моля Н2 и 1 моля СО, то при образовании 0,2 моля Н2 образуется 0,2 моля СО и расходуется 0,2 моля НСНО. Следовательно,
К ?

равновесная концентрация формальдегида составит: [НСНО]р =1–0,2=0,8(моль/л), а равновесная концентрация оксида углерода (II): [СО]р = [Н2]р = 0,2 (моль/л)

Константа равновесия составит: [Н2]р [СО]р 0,2х0,2

K = ¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 0,05.

[НСНО]р 0,8

Ответ: K = 0,05.

Пример 4

При некоторой температуре константа равновесия реакции СO+С12ÛСOС12равна 40. Равновесные концентрации СO и СOС12 равны соответственно 0,2 моль/л и 0,8 моль/л. Вычислите исходную концентрациюС12.

Дано: К = 40 [СО]р = 0,2 моль/л [СOС12]р = 0,8 моль/л Решение Из выражения константы равновесия для данной реакции СO + С12 Û СOС12: [СOС12]р К = ¾¾¾¾¾ , [СO]р [С12]р
[С12]0 ?

определим равновесную концентрацию хлора [С12]р:

[СOС12]р 0,8

[С12]р = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 0,1.

К [СO]р 0,2 · 40

Исходная концентрация [С12]0 складывается из количества хлора, вступившего в реакцию, и оставшегося в равновесной смеси: [С12]0 = [С12]р + D[С12].

По уравнению реакции при образовании 1 моля фосгена расходуется
1 моль хлора. Следовательно, при образовании 0,8 моль СOС12 было израсходовано 0,8 моль С12. Тогда [С12]0 = 0,1 + 0,8 = 0,9 (моль/л).

Ответ: [С12]0 = 0,9 моль/л.

*****************************************************

Контрольные задания по теме
«Химическая кинетика. Химическое равновесие»

Вариант 1

1. Реагирующую смесь разбавили в 5 раз. Во сколько раз уменьшится скорость прямой и обратной реакций в системе Н2(Г.) + Сl2(Г.) Û 2НСl(Г.)?

2. При уменьшении температуры на 30 0С скорость реакции уменьшилась в 15,6 раза. Найдите g для данной реакции.

3. В системе установилось равновесие N2(Г.) + O2(Г.) Û 2NO(Г.). В какую сторону оно сместится при повышении давления в 5 раз?

Вариант 2

1. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций в системе
2NO Û 2NO + Cl2 при увеличении давления в 3 раза?

2. Реакция при 0 0С завершается за 1 с., γ = 2. При какой температуре реакция закончится за 100 секунд?

3. Как повлияет разбавление смеси реагирующих газов в два раза на состояние равновесия системы Н2(Г.) + Вr2(Г.) Û 2НВr(Г.)?

Вариант 3

1. Рассчитайте, как изменится скорость прямой реакции
4NН3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О, если увеличить давление в системе в 2 раза?

2. При 25 0С реакция заканчивается за 4 минуты. Через какое время завершится данная реакция, если ее проводить при 45 0С (g = 3)?

3. Вычислите, в какую сторону сместится равновесие в системе
2 + Н2 Û CО + Н2О при увеличении концентрации водорода в 2 раза.

Вариант 4

1. Реакция идет согласно уравнению 2NO + Cl2 Û 2NOС1. Исходные концентрации равны [NO]0 = 0,4 моль/л, [Cl2]0 = 0,3 моль/л. Как изменится скорость реакции, когда успеет прореагировать половина оксида азота?

2. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,0. Как изменится скорость этой реакции, если понизить температуру на 30 0С?

3. Какое требуется оказать воздействие на систему 2СО + О2 Û 2СО2, чтобы сместить состояние равновесия вправо?

Вариант 5

1. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций в системе:
2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г), если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую
сторону сместится равновесие системы?

2. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,5. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 35 до 85 °С?

3. В системе CaCO3( кр ) Û CaO(кр ) + CO2( г ) (∆H0 = +179 кДж) установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при повышении температуры?

Вариант 6

1. Как изменится скорость реакции: 2NO(г ) + O2( г ) = 2NO2( г ); если уменьшить объем реакционной смеси в 2 раза?

2. На сколько градусов надо повысить температуру реакции, чтобы ее скорость увеличилась в 729 раз (γ = 3)?

3. Как изменится скорость прямой реакции по сравнению со скоростью обратной реакции в системе 2CO(г) + 2H2(г) Û CH4(г) + CO2(г), если увеличить давление в 2 раза?

Вариант 7

1. При повышении температуры на 30 °С скорость реакции возросла в 27 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции и во сколько раз увеличится ее скорость при повышении температуры на 20 ° и на 100 °?

2. Во сколько раз увеличится скорость реакции H2(г) + Br2(г) Û 2HBr(г),
если концентрации исходных веществ увеличить в три раза?

3. Укажите, действием каких факторов можно сместить вправо равновесие в приведенных реакциях: а) C(графит) + H2O(г) Û CO(г) + H2(г) – 129,89 кДж ;

б) N2O4 Û 2NO2 – 54,47 кДж ; в) 2SO2 + O2 Û 2SO3 + 192,74 кДж.

Вариант 8

1. В системе Н2 + 12 Û 2Н1 концентрацию водорода увеличили с 0,01 моль/л до 0,03 моль/л, а концентрацию йода с 0,05 моль/л до 0,25 моль/л. Как изменилась скорость прямой реакции?

2. При увеличении температуры от 27 до 57 0С скорость химической реакции возросла в 8 раз. Определите температурный коэффициент скорости реакции.

3. В системе установилось равновесие NH3 + HСl Û NH4Cl (DН < 0). Какие изменения произойдут в системе при повышении температуры?

Вариант 9

1. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO2 по реакции 2NO(Г.) + О2(Г.) = 2NO2(Г.) возросла в 500 раз?

2. Некоторая реакция при 30 0С протекает за 1 час. Сколько времени потребуется для завершения этой реакции при 60 0С (g = 3)?

3. В системе NH3 + HCl Û NH4Cl; DН < 0 установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при понижении температуры?

Вариант 10

1. Как изменится скорость прямой реакции 2NO + О2 = 2NO2 при разбавлении смеси реагирующих газов в 4 раза?

2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры реакционной смеси на 30 0С, если температурный коэффициент равен 2?

3. В системе NO Û 0,5N2 + 0,5O2; DН < 0 установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при повышении температуры на 25 0С?

Вариант 11

1. В ходе реакции 2А + 3В = С, за некоторое время концентрация вещества А уменьшилась на 0,02 моль/л. Как при этом изменилась концентрация веществ В и С?

2. Две реакции при 280 К протекают с одинаковой скоростью. Температурные коэффициенты скорости первой и второй реакций равны соответственно 2 и 3. Каким будет соотношение скоростей этих реакций при 310 К?

3. В системе CaC2 + N2 Û Ca(CN)2 + C (DН <0) установилось равновесие.
В какую сторону оно сместится при понижении температуры на 40 0С?

Вариант 12

1. Реагирующую смесь разбавили в 6 раз. Во сколько раз уменьшится скорость реакции Сl+ HClO = Cl2 + ОН ?

2. Две реакции протекают при 35 0С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент первой реакции равен 2,5, а второй – 3. Найдите отношение скоростей этих реакций при 55 0С.

3. В системе установилось равновесие 2O3 Û 3О2. В какую сторону оно сместится при понижении давления?

Вариант 13

1. Во сколько раз следует увеличить концентрацию кислорода, чтобы скорость реакции Р(ТВ.) + 3O2(Г.) = Р4О6(Г.) увеличилась в 27 раз при уменьшении массы фосфора в 3 раза?

2. Вычислите, при какой температуре реакция закончится за 20 минут, если при 30 0С на это требуется 3 часа. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

3. В какую сторону сместится равновесие в системе H2 + Cl2 Û 2HCl при уменьшении концентрации хлороводорода?

Вариант 14

1. Как изменится скорость реакции СаСО3(тв) = СаО(тв) + СО2(г), если уменьшить количество СаСО3 в 1,5 раза?

2. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,5. Как изменится скорость этой реакции, если повысить температуру на 60 0С?

3. В какую сторону сместится равновесие при понижении давления в системе N2 + 3H2 Û 2NH3?

Вариант 15

1. Как изменится скорость прямой реакции по сравнению со скоростью обратной реакции в системе 2NOС1 Û 2NO + Cl2 при увеличении давления в 3 раза?

2. Некоторая реакция при 40 0С протекает за 1 час. Сколько времени потребуется для завершения этой реакции при 20 0С, если температурный коэффициент равен 2,3?

3. Как отразится на состоянии равновесия повышение давления в два раза
в системе 2NOCl(Г.) Û 2NO(Г.) + Cl2(Г.)?

Каталитическое разложение пероксида водорода - student2.ru Каталитическое разложение пероксида водорода - student2.ru Раздел 7

Наши рекомендации