Вопрос 2. Обратимость химической реакции. Химическое равновесие. Условия его смещения.

Ответ. Необратимая реакции - реакции, идущие в одном направлении и до конца , то есть до полного израсходования одного из реагирующих веществ.

При протекании необратимых реакций образуется газ, осадок нерастворимого вещества или малодиссоциированное соединение (например, вода):

CaCO₃+ HCl = CaCl + H₂O + CO₂↑,

AlCl₃+ 3AgNO₃= 3AgCl ₍_осадок₎↓ + Al(NO₃)₃,

HCl + NaOH = NaCl + H₂O.

Обратимые реакции - химические реакции. Одновременно протекающие в двух взаимно противоположных направлениях. Образующиеся в ходе реакции продукты снова вступают друг с другом в реакцию, продуктами которой являются исходные вещества первой реакции:

CH₃OOH + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅+ H₂O,

N₂+ 3H₂ 2NH₃+ Q

Если скорость прямой и обратной реакции оказывается равными, то о системе говорят, что она находится в состоянии химического равновесия.

К системе, находящейся в состоянии равновесия, применим принцип А. Ле Шателье (принцип подвижного равновесия): если к системе, находящейся в состоянии равновесия, приложено внешнее воздействие (изменяются концентрация, температура, давление), то система реагирует таким образом, чтобы уменьшить это воздействие.

1. Если удаляется продукт реакции, положение равновесия системы сдвигается вправо, частично компенсируя уменьшение концентрации продукта.

2. Если добавляется реагент, положение равновесия системы также смещается вправо, что ускоряет расходование реагента.

3. Если систему нагреть, это приведет к смещению ее положения равновесия в сторону протекания эндотермической реакции, способной поглотить часть поступающего в систему тепла.

Эндотермическая реакция – реакция, идущая с поглощением тепла. Экзотермическая реакция – реакция, идущая с выделением тепла.

Реакция

CO₂ + C = 2CO↑ - Q

эндотермическая, поэтому при повышении температуры равновесие сместиться вправо (в сторону образования продукта).

4. При увеличении давления в газовой системе ее положение равновесия будет смещаться в сторону образования меньшего числа молекул газа, уменьшая тем самым давление в системе

N₂ + 3H₂ 2NH₃↑

В приведенную реакцию вступают четыре молекулы азота и водорода, а образуются только две молекулы аммиака. Следовательно, при повышении давления положение равновесия сместиться вправо (в сторону образования аммиака), так как объем продукта в 2 раза меньше объемов реагентов.

5. При добавлении катализаторов или ингибиторов равновесие не смещается; они только ускоряют наступление равновесия или замедляют его.

Вопрос 3. На 200г 10-% серной кислоты подействовали 24г Mg. Сколько литров водорода при этом выделяется, если выход реакции 90%?

Ответ.

Дано:

m (H₂SO₄) = 200г, Найти:

ω (H₂SO₄) = 10%, V (H₂) = ?

m (Mg) = 24г

Решение

m (H₂SO₄) = 200 *10/100 = 20г

20г (x₁ г) 24г x₂ л

H₂SO₄+ Mg = Mg SO₄+ Н₂↑.

v: 1 моль 1 моль 1 моль

M: 98 г/моль 24 г/моль –

Vм: - - 22,4 л/моль

X₁= 24(г) * 98(г/моль)/24(г/моль)=98 г, значит, H₂SO₄ содержится в недостатке.

X₂= V(H₂) = 22,4 * 20/98=4,57 л.

V_практ. (H₂) 4,57* 0,9= 4,11 л.

Ответ: V(H₂) = 4,11 л.

Билет № 6

Вопрос 1: Предельные углеводороды. Их строение и свойства. Основные направления промышленного использования метана.

Ответ. Предельные (ненасыщенные) углеводороды, или алканы,- органические вещества с общей формулой C_nH₂_n₊₂, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой одинарной связью ( – связь), а все остальные валентности насыщены атомами водорода.

Представители алканов - этан C₂H₆.

Молекулярная формула: C₂H₆.

Графическая формула:CH₃-CH₃.

Номенклатура

Построение названий алканов с разветвленной цепью.

1. Выбирают самую длинную цепочку атомов углерода.

2. Номеруют ее с того конца, к которому ближе стоит углеводородный радикал.

3. Цифрами указывают номера углеродных атомов, с которыми связаны радикалы. А приставками («ди-», «три-» и т.д.)-количество радикалов.

4. К названиям радикалов приписывают названия алкана. Которому соответствует длинная цепочка атомов углерода.

Пример:

_{1 2 3 4 5}

CH₃-CH-CH-CH₂-CH₃.

│ │

CH₃CH₃

^2,3-^{диметилпентан}

Изомерия углеродного скелета

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃,

^бутан

CH₃-CH(CH₃)-CH₃, С₄H₁₀ – брутто- формула.

^{2-метилпропан}

Физические свойства

C₁- C₄- газы, C₅- C₁₆- жидкости, C₁₇ и более- твердые вещества, в воде нерастворимы, могут растворяться в органических растворителях. Температура кипения неразветвленных алканов выше, чем у разветвленных. Температура кипения тем выше, чем больше масса молекулы.

Химические свойства

1. Окисление:

а) горение:

CH₄+2O₂=CO₂ +2H₂O+Q;

б) каталитическое окисление:

CH₄+O₂ CH₂O+ H₂O.

^{формальдегид}

2. Дегидрирование:

а) крекинг:

2CH₄ C₂H₂↑ + 3H₂↑;

б) разложение:

CH₄ С+ 2H₂↑.

3. Изомеризация:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ CH₃-CH(CH₃)CH₂-CH₃.

^n-^{пентан 2- метилбутан}

4. Замещение:

а) нитрование( реакция Коновалова):

CH₄+HNO₃ CH₃NO₂+H₂O.

^{нитрометан}

б) замещение галогенами (происходит по свободнорадикальному механизму):

CH₄+Cl₂ CH₃Cl↑+HCl↑.

^{монохлорметан}

Под действием света молекула хлора распадается на два радикала Cl:

Сl₂ .

Реакционная способность этих радикалов обусловлена наличием у них неспаренного электрона, т.е. ненасыщенной валентности. Один радикал Взаимодействует с молекулой углеводорода, отрывая от неё . При этом образуются химически активная частица- радикал – и HCl:

CH₄+ → + HCl.

Радикал далее взаимодействует с новой молекулой Cl₂ , образуя галогенно производное и радикал :

+ Cl:Cl→CH₃: Cl+ .

Радикал продолжает далее цепь превращений. Полное хлорирование метана :

CH₄+4Cl₂ CCl₄+4HCl .

^{тетрахлор-метан}

Получение

1. Реакция Вюрца:

2C₂H₅I+2Na C₄H₁₀+2NaI.