Влияние температуры и концентраций на химическое равновесие - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

В этой части практикума опыты качественные, без расчетов.

Влияние температуры

Предлагается запаянный двухколенный стеклянный сосуд, заполненный оксидом азота (4+). Мономерная форма - NO2 - содержит неспаренный электрон. Отсюда две особенности этой молекулы: (а) под действием света этот электрон легко возбуждается с несвязывающей МО на разрыхляющую, часть белого спектра поглощается, возникает окраска; (б) неспаренный электрон - это неиспользованная валентность, поэтому NO2 способен к димеризации:

2 NO2 <> N2O4

Поскольку при этом возникает новая связь, такая реакция однозначно экзотермическая. Но связь N-N непрочная, и при нагревании она легко разрывается, т. е. реакция может идти и справа налево. При образовании связи неспаренные электроны спариваются на связывающей МО, их энергия понижается, и для возбуждения уже недостаточно энергии видимого света, поэтому димер (N2O4) бесцветен.

Погрузите одно колено сосуда в ледяную воду, а другое - в горячую. Какое изменение цвета ожидается при отсутствии химической реакции (когда количества веществ не меняются)? Давление в сообщающихся сосудах одинаковое, значит, по уравнению состояния идеального газа концентрация обратно пропорциональна абсолютной температуре: С = р/(RT). Где ожидается более интенсивная окраска согласно этому уравнению и где она наблюдается реально? Можно ли объяснить наблюдаемое без учета химической реакции? Чтобы убедиться в обратимости процесса, поменяйте колена сосуда местами.

Следует также вспомнить равновесия жидкость - пар, возгонку хлорида аммония и сделать общий вывод: куда смещается равновесие при повышении и понижении температуры. Используйте общую формулировку, основанную на тепловом эффекте, а не выражения "вправо", "влево", "прямая", "обратная", которые зависят от способа записи уравнения.

Влияние концентрации реагентов и продуктов и общего разбавления

Предлагается рассмотреть процесс гидролиза хлорида сурьмы (3+) в водном растворе. SbCl3 хорошо растворяется в воде, но сильно гидролизуется с выпадением осадка оксохлорида SbOCl. Для подавления гидролиза вводят его продукт - сильную кислоту. Именно такой раствор, с добавкой соляной кислоты, будет Вам предложен. Процесс гидролиза в нем можно пытаться изобразить разными способами:

(а) Предполагая, что хлорид сурьмы - сильный электролит, и сурьма находится преимущественно в виде гидратированных катионов [Sb(OH2)X]3+. Количество воды, присоединенной к катиону (х), никак не влияет на равновесие, поэтому для простоты не будем его записывать (хотя помнить о гидратации надо).

Sb3+ + H2O + Cl - <> SbOClv + 2H+.

(б) Предполагая, что катион сурьмы довольно прочно связывается с хлорид-ионом и существует в растворе преимущественно в виде хлорокомплексов с некоторым количеством ионов хлорида q:

SbClQ3-q + H2O <> SbOClv + (q-1)Cl - + 2H+.

Заметим, что уравнение (а) является частным случаем уравнения (б) при q=0, и задача работы - оценить величину q: равна ли она нулю или существенно больше.

На основе ЗДМ предскажите, как повлияют на равновесие (на выпадение осадка) различные воздействия в зависимости от величины q:

Воздействие

Вправо или влево сместится равновесие при различных значениях q?

Q=0

Q=1

Q>1

Опыт

Разбавление

Увеличение концентрации ионов хлорида

Увеличение концентрации ионов водорода

Разбавьте раствор водой до появления помутнения. Взболтайте его и разделите взвесь на две пробирки. Чтобы увеличить концентрацию ионов водорода, не меняя существенно остальные концентрации, осторожно добавьте в одну из них несколько капель концентрированной серной кислоты. Чтобы увеличить концентрацию ионов хлорида, не меняя существенно остальные концентрации, добавьте в другую пробирку хорошо растворимый кристаллический хлорид (NaCl или KCl) и осторожно встряхните для его растворения.

Наблюдайте результаты, занесите их в последнюю колонку таблицы и сделайте вывод: какое из уравнений правильнее описывает наблюдаемые явления. Точнее говоря, какие выводы о величине q можно сделать из опытов: связывается ли катион сурьмы с хлорид-ионом в водном растворе?

Похожие статьи




Влияние температуры и концентраций на химическое равновесие - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

Предыдущая | Следующая