Урок 35 Дата: опрцьовано
Тема: Оборотні та
необоротні хімічні процеси. Хімічна рівновага.
Принцип Ле Шатальє.
1. Які вам відомі
типи хімічних реакцій за кількістю вихідних речовин та продуктів реакції?
2. Чим
відрізняються реакції сполучення від реакцій розкладу?
3. Чим
відрізняються реакції заміщення та обміну?
4. Яка з
реакцій - сполучення, розкладу,
заміщення або обміну – завжди є окисно – відновною?
5. Чим
відрізняються екзотермічні реакції від ендотермічних?
6. Чим
відрізняються гомогенні реакції від гетерогенних?
7. Наведіть
приклади каталітичних реакцій, які ви вивчали в курсі органічної хімії?
За напрямом
перебігу реакції поділяють на оборотні й необоротні. Під час вивчення електролітичної
дисоціації ви ознайомилися з реакціями електролітів у розчинах, які
завершуються повним перетворенням реагентів на продукти.
Пригадайте
умови, за яких хімічні реакції відбуваються.
До них належать
реакції, що відбуваються з випаданням осаду, виділенням газу, утворенням води
або іншої малодисоційованої речовини (води).
Усі попередні
реакції взаємодії металів з кислотами, кислот з лугами, металів з неметалами, є
необоротними, оскільки з отриманих продуктів не можна добути реагенти. Про такі
реакції кажуть, що вони відбуваються в одному напрямі.
Отже, хімічні
реакції, що відбуваються в одному напрямі до повного перетворення вихідних
речовин у продукти реакції, називають необоротними.
Наприклад,
проведемо дослід взаємодії натрій карбонату з розчином оцтової кислоти.
Дослід 1.
Взаємодія натрій карбонату з розчином оцтової кислоти. У пробірку насиплемо
порошок натрій карбонату й доллємо розчин оцтової кислоти:
Na2CO3 + CH3COOH → CH3COOH + CO2↑ + H2O
Реакція припиниться тоді, коли один із
реагентів витратиться повністю. Добути натрій карбонат і оцтову кислоту з
утворених продуктів практично неможливо.
Отже, ця реакція необоротна, бо під час
її перебігу забезпечуються дві умови: виділився газ й утворилась вода.
Дослід 2. Реакція розкладу амоній
хлориду. Насиплемо кристали амоній хлориду масою 2,5-3 г у велику пробірку.
Отвір пробірки закриємо корком із скловати й нагріватимемо вміст пробірки.
Амоній хлорид розкладається з утворенням амоніаку та гідроген хлориду. Згодом у
верхній частині пробірки збирається густий дим, що свідчить про взаємодію
утворених продуктів між собою. Продуктом реакції є сіль амоній хлорид.
Отже, у пробірці одночасно відбуваються
дві реакції: пряма — розклад амоній хлориду та зворотна — утворення вихідної
речовини.
Хімічні реакції, які одночасно
відбуваються у двох протилежних напрямах (прямому й зворотному), називають
оборотними.
У рівняннях оборотних реакцій замість
знака «=» ставлять дві стрілки, спрямовані в протилежних напрямах.
Оборотною є реакція взаємодії водню з
йодом. Відкрийте підручники на ст.50. Утворення молекул гідроген йодиду — це
пряма реакція, а розклад утвореного продукту на водень і йод — зворотна.
Вивчаючи кристалогідрати, ви
ознайомилися з оборотною реакцією, яка відбувається під час сильного нагрівання
мідного купоросу. Утворюється безводна сіль купрум(ІІ) сульфат. Зневоднюючись,
кристалогідрат змінює забарвлення. Утворена безводна сіль має білий колір. Але
якщо до неї додати кілька крапель води, то забарвлення зміниться на попереднє.
Пряму й зворотну реакцію подамо таким рівнянням:
CuSO4 . 5H2O ↔ CuSO4 + 5H2O
Пригадайте, де використовується мідний
купорос? (Найбільше поширення мідний купорос отримав у садівництві. Його
використовують шляхом обприскування на садових і городніх ділянках для
профілактики і позбуття значного переліку хвороб. Також він підходить для
боротьби зі шкідниками, як антисептик, що добре справляється з цвіллю та гниллю
конструкцій з деревини).
Оборотні реакції відбуваються в природі.
Під час грози температура в зоні електричного розряду становить 2000 °С,
унаслідок чого азот і кисень, що містяться в повітрі, взаємодіють між собою.
Утворюється нітроген(ІІ) оксид. Однак продукт цієї реакції є нестійкою
речовиною й легко розкладається на реагенти. Ці процеси відображає таке
рівняння:
N2 + O2 ↔ 2NO
Розглянемо
швидкість протікання прямої та зворотної реакції.
Спочатку
швидкість прямої реакції максимальна. Чому? (бо на початку реакції
концентрація вихідних речовин найбільша)
З часом
швидкість прямої реакції сповільнюється. Чому? (зменшується
концентрація вихідних речовин)
Швидкість
зворотної реакції спочатку мінімальна. Чому? (концентрація продуктів
реакції мала)
З часом
швидкість зворотної реакції зростає. Чому? (збільшується
концентрація продуктів реакції)
Настає такий
час, коли швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції.
Говорять: настає хімічна рівновага.
Хімічна рівновага – стан системи, за якого швидкість прямої реакції
дорівнює швидкості зворотної реакції.
Після досягнення
стану хімічної рівноваги реакції не припиняються, вони продовжуються, але
ніяких змін у реакційній системі непомітно. Тому рівновагу
називають динамічною.
Зміщення
хімічної рівноваги.
У хімічній
промисловості досить велика кількість оборотних реакцій становить основу
виробництва промислово важливих речовин. Це виробництво амоніаку, сульфатної та
нітратної кислот, поліетилену, переробка жирів. Тому виникає потреба у зміщенні
рівноваги в бік утворення продуктів реакції і виникає потреба керувати
оборотними реакціями.
Як змусити
реакцію відбуватися в тому напрямку, щоб утворювалися в максимальній
кількості ті речовини, які необхідні виробництву?
Зміщення
хімічної рівноваги досягають зміною температури, концентрації
реагентів, тиску (для газуватих речовин). Проте минає час і швидкості
прямої та зворотної реакцій знову зрівнюються – встановлюється нова хімічна
рівновага.
Стан хімічної
рівноваги може зберігатися за незмінних умов як завгодно довго, але при зміні
умов рівновага зміщується.
У 1882 р.
француз Анрі Луї Ле Шательє виявив закономірності впливу зовнішніх умов на
рівновагу оборотних реакцій. Він сформулював загальний принцип зміщення
хімічної рівноваги, який названий на його честь принципом Ле
Шательє: якщо на систему,
що перебуває в стані хімічної рівноваги, чиниться який – небудь вплив (змінюється
тиск, концентрація або температура), то цей вплив сприяє перебігу тієї з двох
протилежних реакцій, що послаблює його.
Спершу вважалося, що принцип Ле Шательє можна застосовувати до простих
фізичних і хімічних систем. Подальші дослідження показали можливість
застосування принципу Ле Шательє і до таких великих систем, як популяції,
екосистеми, і навіть до біосфери. Так, наприклад, принципу Ле Шательє
підпорядковується екосистема Світового океану. Його біота поглинає до половини
вуглекислого газу атмосфери і тим самим компенсує підвищене надходження
антропогенного вуглекислого газу. Але біота суходолу вже виведена зі стану,
коли вона підпорядковувалася цьому принципу, і в наш час наземні екосистеми в
сумі виділяють більше вуглекислого газу, ніж в доантропогенну еру (більше 2,5
млн років тому)
А як ви думаєте, чи діє принцип Ле Шательє в організмі людини?
Чому, коли ми вживаємо кислі фрукти, соки чи п’ємо мінеральну воду з
гідролічно лужними катіонами, при засвоєнні їх у шлунково – кишковому тракті, рН
крові не змінюється?
З біології 8 класу вам відомо, що людський організм – це біологічна
система, у якій діють всі фізико – хімічні закони природи. Кров людини є
буферним розчином, що працює за принципом Ле Шатеьє: при вживанні кислих
продуктів дія буферної системи направлена на зниження кислотності, при
надходженні лужних катіонів – на зниження лужності. Ця система забезпечує
гомеостаз організму людини.
1.Зміна температури: підвищення
температури сприяє зсуву рівноваги в бік ендотермічної реакції; зменшення
температури сприяє зсуву рівноваги в бік екзотермічної реакції. Якщо в
термохімічному рівнянні вказано тепловий ефект, то це вказано тепловий ефект
прямої реакції.
Наприклад, N2 + O2 ↔ 2NO ∆H ≥ 0. У даному
випадку реакція утворення нітроген (ІІ) оксиду є ендотермічною, тоді як
зворотна до неї – реакція утворення азоту і кисню з нітроген (ІІ) оксиду – є
екзотермічною.
Отже, для зсуву
рівноваги в бік екзотермічної реакції треба зменшувати температуру, а для
зміщення рівноваги в бік ендотермічної реакції треба збільшувати температуру.
2.Зміна концентрації: збільшення
концентрації вихідних речовин сприяє зсуву рівноваги в бік продуктів реакції,
зменшення концентрації вихідних речовин сприяє зсуву рівноваги в бік вихідних
речовин.
Дослід 3.
Досліджуємо реакцію:
FeCl3 + 3NH4SCN ↔ Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
Fe(SCN)3 забарвлено
в криваво – червоний колір, інші речовини – безбарвні чи слабкозабарвлені, тому
зміна концентрації Fe(SCN)3 позначиться на зміні забарвлення
розчину. Це дозволяє спостерігати за зсувом рівноваги. До 20 мл дистильованої
води додаємо 1,5 мл розчину FeCl3 і 0,5 мл
розчину NH4SCN.
Отриманий розчин налийте у 4 пробірки і додайте: в першу – насичений розчин FeCl3, у другу - насичений розчин NH4SCN,
у третю – кристалічний NH4Cl. Четверта пробірка – контроль. Порівнюючи
інтенсивність забарвлення з кольором розчину в контрольній пробірці й
використовуючи правило Ле Шателье, поясніть зміну забарвлення розчинів.
2. Зміна тиску: впливатиме за умови, що в реакцію
вступають гази й об’єми цих газів у процесі реакції змінюються. При підвищенні
тиску рівновага зміщується в бік тих речовин, що займають менший об’єм
(враховується об’єм лише газів). При зниженні тиску рівновага зміщується в бік
речовин, що займають більший об’єм. Якщо об’єми газоподібних речовин в оборотній
реакції не змінюються, то зміна тиску не впливає на стан хімічної рівноваги.
N2(г)
+ 3H2(г) ↔ 2NH3(г)
У реакції
відбувається зменшення об’ємів, отже, для зміщення рівноваги в бік амоніаку
треба збільшити тиск.
N2 + O2 ↔ 2NO
У даній реакції
тиск не впливає на рівновагу, тому що не відбувається зміни об’ємів.
Способи зміщення
рівноваги у бажаному напрямку, що базуються на принципі Ле Шательє, відіграють
неабияку роль у хімічному виробництві, бо дають можливість добувати з меншими
затратами різноманітні речовини.
Тренувальна вправа.
1. Як
підвищення температури впливає на оборотні реакції?
а) 2SO3 ↔ 2SO2 + O2 – Q б) 2CO
+ O2 ↔ 2CO2 + Q
2. Як
зменшення тиску впливає на оборотні реакції?
а) 2SO3 ↔ 2SO2 + O2 – Q б) 2CO + O2 ↔ 2CO2 + Q
3. Як
збільшення концентрації вихідних речовин впливає на зміщення рівноваги в бік
вихідних речовин?
а) 2SO3 ↔ 2SO2 + O2 –
Q б) 2CO + O2 ↔ 2CO2 + Q
Домашнє завдання:
ü Опрацювати поданий матеріал, скласти короткий конспект;
ü Опрацювати §9,10 с. 50-59, виконати завдання 1-5 с.54,59
ü Виконати тренувальні вправи;
ü Розв’язати задачу*.
Під час
кип’ятіння води в чайнику з’являється карбонатна плівка, яка поступово стає
товстішою. Запропонуйте доступний спосіб очищення чайника від кальцій і магній
карбонатів за участю реакцій обміну. Напишіть рівняння реакцій. Укажіть тип
реакцій щодо напряму перебігу.
Урок 37. Дата:
18.03.2020
Тема: Поняття про
гальванічний елемент як джерело електричного струму.
Урок 38 Дата: 25.03.2020
Тема: Розрахункові
задачі. Обчислення за хімічними рівняннями відносного виходу реакції.
Урок 39 Дата:
01.04.2020
Тема: Тренувальні
вправи
Тестові
завдання
1. (ЗНО 2015) Камфора — легкоплавка летка рідина з характерним запахом. Вона є компонентом мазей для розтирань. Укажіть тип
кристалічної ґратки камфори:
а) металічні; б) йонні; в) молекулярні; г) атомні.
2. (ЗНО 2016) У якому рядку записані формули лише йонних сполук?
a) NH4C1, НС1, H2S; б) NaCl, Na2O, K2S; в) NaF, SiO2, CH4; г) HF, NH3, KBr.
3. (ЗНО 2017) Укажіть формулу речовини, хімічні зв’язки в якій більш полярні порівняно зі зв’язками в молекулах інших речовин, формули яких наведено:
a) H2S; б) Н2О; в)
СН4; г) NH3.
4. Нафтален — летка, з характерним запахом кристалічна
речовина. Її температура плавлення близько 80 °С. Укажіть тип кристалічних
ґраток:
а) йонні; б) атомні; в) металічні; г) молекулярні.
5. (ЗНО 2018) У якому рядку записані формули лише йонних сполук?
а) К2О, KOH, КС1; б)
КС1, СС14, СН4; в) Na2S, SO3, H2S; г) Na2O, РН3, HBr.
Окисно-відновні
реакції
Скласти електронний баланс, визначити окисник та
відновник, процеси окиснення та відновлення, розставити коефіцієнти:
(ЗНО 2014) KMnO4 + НС1 = КС1 + МпС12 +
С12 + Н2О
(ЗНО2015) CuS + HNO3 =Cu(NO3)2+S
+ NO + H2O
(ЗНО 2016) NH3 + OF2 = N2 + HF + H2O
(3HO 2017) PbO2 +
Cr2 (SO4 )3 + H2O = PbSO4
+ H2CrO4
(3HO 2018) SO2 +
KMnO4 + H2O = H2SO4 + MnSO4
+ K2SO4
Задачі
на вихід
(ЗНО 2014 Пробне) Обчисліть масу (г) етанолу, потрібного для
синтезу етилетаноату масою 176 г, якщо відносний вихід естеру складає 92 %.
(ЗНО 2012 Пробне) Нітруванням бензену масою 156 г
одержано нітробензен масою 185,4 г. Обчисліть відносний вихід (%)
нітробензену.
(ЗНО 2010 Пробне) Надлишком нітратної кислоти подіяли
на амоніак об’ємом 5,6 л (н. у.). Під час хімічного процесу утворилася
сіль амонію масою 16 г. Яку масову частку у % це становить
від теоретично можливого.
Хімічна
рівновага
Як вплине на
зміщення хімічної рівноваги збільшення тиску, зменшення температури і
збільшення концентрації вихідних речовин у реакції?
4NH3 + 5О2
<=> 4NO + 6Н2О
Домашнє завдання:
ü Виконати завдання;
ü Опрацювати §14 с. 73-74.
Урок 40 Дата: 08.04.2020
Тема: Контрольна
робота з теми «Хімічні реакції»
Останній урок у ІІ семестрі.
5. Під час отруєння чадним газом потерпілого
потрібно вивести на свіже повітря для знешкодження отруйної дії цієї речовини.
Реакція відбувається за схемою
8. Установіть відповідність між типами і схемами хімічних реакцій
Тестова робота
1.
Позначте правильне твердження щодо принципу Ле-Шательє
А збільшення
концентрації однієї з речовин у рівноважній системі зміщує рівновагу таким
чином, щоб максимально її витратити
Б збільшення
концентрації однієї з речовину рівноважній системі зміщує рівновагу таким
чином, що її концентрація ще додатково збільшується
В підвищення
тиску в рівноважній системі зміщує рівновагу в бік збільшення сумарного об’єму
Г підвищення
температури в рівноважній системі зміщує рівновагу в бік екзотермічної реакції
2.
Укажіть рівняння оборотних реакцій, рівновагу яких можна зміщувати у бік
утворення продуктів реакції за допомогою збільшення тиску
А Н2 + І2
↔ 2НІ
Б 3О2↔2О3
В С2Н4
+ Н2 ↔ С2Н6 Г СО+Н2О ↔ СО2 +Н2
3.
Укажіть назву речовини, у водному розчині якої колір універсального
індикаторного папірця змінився на синій
А натрій хлорид Б натрій карбонат В ферум(ІІІ)хлорид Г цинк сульфат
4.
Позначте речовини, при взаємодії яких утворюється осад
А
цинк гідроксид та натрій гідроксид Б натрій нітрат та калій хлорид
В
кальцій карбонат та нітратна кислота Г натрій хлорид та аргентум нітрат
5. Під час отруєння чадним газом потерпілого
потрібно вивести на свіже повітря для знешкодження отруйної дії цієї речовини.
Реакція відбувається за схемою
HHbO2 + СО↔HHbСO + О2.
Визначте за принципом Ле
-Шательє, в сторону якого хімічного процесу зміститься хімічна рівновага при
збільшенні концентрації кисню.
А одночасно у двох напрямках
Б
оборотного
В не зміститься взагалі
Г прямого
6. Проаналізуйте твердження. Чи є проміж них правильні.
І. Позитивно заряджений електрод
гальванічного елемента називається анод.
ІІ. Під час роботи гальванічного
елемента катод розчиняється.
А обидва
правильні
Б правильне тільки І
В
немає правильних Г правильне тільки ІІ
7.
Установіть відповідність між явищем, що свідчить про перебіг хімічної реакції
та її реагентами
|
Явище
|
Реагенти
|
|
1 утворення осаду
|
А натрій хлорид і калій сульфат
|
|
2 виділення газоподібної речовини
|
Б натрій сульфат і барій хлорид
|
|
3 утворення малодисоційованої речовини
|
В ортофосфатна кислота і натрій гідроксид
|
|
4 реакція не відбувається
|
Г калій карбонат і хлорид на кислота
|
|
|
Д натрій гідроксид і калій хлорид
|
8. Установіть відповідність між типами і схемами хімічних реакцій
|
Типи хімічних реакцій
1 розкладу, окисно-відновна
2 сполучення, окисно-відновна
3 розкладу, без зміни ступенів окиснення
4 сполучення, без зміни ступенів
окиснення
|
Схеми хімічних реакцій
А Ca + Cl2 → CaCl2
Б NH3 → N2 + H2
В CaCO3 → CaO + CO2
Г Na + H2O → NaOH + H2
Д BaO + H2O → Ba(OH)2
|
9.
Запропонуйте способи зміщення рівноваги оборотної реакції
3СuO(тв.)
+ NH3(г) ↔3Cu(тв..)
+ N2 (г.) + 3Н2О
(г.) у напрямку прямої реакції
10.
Взаємодією залізі з хлоридною кислотою 200 г
з масовою часткою гідроген хлориду 18,25% добули водень об’ємом 10 л .
Обчислити вихід продукту реакції газоподібної речовини.
Немає коментарів:
Дописати коментар