Stehiometrijas koeficients. Stehiometrisko koeficientu noteikšana redoksreakciju vienādojumos

Visas kvantitatīvās attiecības ķīmisko procesu aprēķināšanā ir balstītas uz reakciju stehiometriju. Vielas daudzumu šādos aprēķinos ir ērtāk izteikt molos vai atvasinātās vienībās (kmol, mmol utt.). Kurmis ir viena no SI pamatvienībām. Viens mols jebkuras vielas atbilst tās daudzumam, skaitliski vienāds ar molekulmasu. Tāpēc molekulmasa šajā gadījumā ir jāuzskata par izmēru lielumu ar mērvienībām: g/mol, kg/kmol, kg/mol. Tā, piemēram, slāpekļa molekulmasa ir 28 g/mol, 28 kg/kmol, bet 0,028 kg/mol.

Vielas masa un molārie daudzumi ir saistīti ar zināmām attiecībām

N A \u003d m A / M A; m A = N A M A,

kur NA ir komponenta A daudzums, mol; m A ir šīs sastāvdaļas masa, kg;

M A - komponenta A molekulmasa, kg/mol.

Nepārtrauktos procesos vielas A plūsmu var izteikt ar tās mol-

daudzums laika vienībā

kur W A ir komponenta A molārā plūsma, mol/s; τ - laiks, s.

Vienkāršai reakcijai, kas norit gandrīz neatgriezeniski, parasti stehiomets

ric vienādojums ir uzrakstīts formā

v A A + v B B = v R R + v S S.

Tomēr ērtāk ir stehiometrisko vienādojumu uzrakstīt algebriskā formā

th, pieņemot, ka reaģentu stehiometriskie koeficienti ir negatīvi un reakcijas produkti ir pozitīvi:

Tad katrai vienkāršajai reakcijai mēs varam uzrakstīt šādas vienādības:

Indekss "0" attiecas uz komponenta sākotnējo daudzumu.

Šīs vienādības dod pamatu vienkāršai reakcijai iegūt komponentam šādus materiālu bilances vienādojumus:

Piemērs 7.1. Fenola hidrogenēšanas reakcija uz cikloheksanolu notiek saskaņā ar vienādojumu

C 6 H 5 OH + ZN 2 \u003d C 6 H 11 OH vai A + 3B \u003d R.

Aprēķināt produkta daudzumu, kas veidojas, ja sākotnējais komponenta A daudzums bija 235 kg un gala daudzums bija 18,8 kg

Risinājums: mēs uzrakstām reakciju kā

R - A - ZV \u003d 0.

Komponentu molekulmasa ir: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol un

M R = 100 kg/kmol. Tad fenola molārie daudzumi reakcijas sākumā un beigās būs:

N A 0 \u003d 235/94 \u003d 2,5; N A 0 \u003d 18,8 / 94 \u003d 0,2; n \u003d (0,2–2,5) / (-1) \u003d 2,3.

Izveidotā cikloheksanola daudzums būs vienāds ar

N R \u003d 0 + 1 ∙ 2,3 \u003d 2,3 kmol vai m R \u003d 100 2,3 \u003d 230 kg.

Stehiometriski neatkarīgu reakciju noteikšana to sistēmā reakcijas aparātu materiālos un termiskajos aprēķinos ir nepieciešama, lai izslēgtu reakcijas, kas ir dažu no tām summa vai starpība. Šādu novērtējumu visvieglāk var veikt, izmantojot Grama kritēriju.

Lai neveiktu liekus aprēķinus, jānovērtē, vai sistēma ir stehiometriski atkarīga. Šiem nolūkiem ir nepieciešams:

Transponē reakcijas sistēmas sākotnējo matricu;

Reiziniet sākotnējo matricu ar transponēto;

Aprēķiniet iegūtās kvadrātmatricas determinantu.

Ja šis determinants ir vienāds ar nulli, tad reakcijas sistēma ir stehiometriski atkarīga.

Piemērs 7.2. Mums ir reakcijas sistēma:

FeO + H2 \u003d Fe + H2O;

Fe2O3 + 3H2 \u003d 2Fe + 3H2O;

FeO + Fe2O3 + 4H2 \u003d 3Fe + 4H2O.

Šī sistēma ir stehiometriski atkarīga, jo trešā reakcija ir pārējo divu reakciju summa. Izveidosim matricu

Katrai reakcijas vielai ir šādi vielas daudzumi:

Sākotnējais i-tās vielas daudzums (vielas daudzums pirms reakcijas sākuma);

i-tās vielas galīgais daudzums (vielas daudzums reakcijas beigās);

Izreaģētās (izejvielām) vai izveidotās vielas (reakcijas produktiem) daudzums.

Tā kā vielas daudzums nevar būt negatīvs, izejvielām

Kopš >.

Reakcijas produktiem > tātad, .

Stehiometriskās attiecības - attiecības starp reaģējošo vielu vai reakcijas produktu daudzumiem, masām vai tilpumiem (gāzēm), kas aprēķinātas, pamatojoties uz reakcijas vienādojumu. Aprēķini, izmantojot reakciju vienādojumus, ir balstīti uz stehiometrijas pamatlikumu: reaģējošo vai izveidoto vielu daudzumu attiecība (molos) ir vienāda ar atbilstošo koeficientu attiecību reakcijas vienādojumā (stehiometriskie koeficienti).

Aluminotermiskajai reakcijai, kas aprakstīta ar vienādojumu:

3Fe3O4+8Al = 4Al2O3+9Fe,

izreaģējušo vielu un reakcijas produktu daudzumi ir saistīti kā

Aprēķiniem ērtāk izmantot citu šī likuma formulējumu: reakcijas rezultātā izreaģējušās vai izveidojušās vielas daudzuma attiecība pret tās stehiometrisko koeficientu ir konstante konkrētai reakcijai.

Kopumā formas reakcijai

aA + bB = cC + dD,

kur mazie burti apzīmē koeficientus un lielie burti apzīmē ķīmiskās vielas, reaģentu daudzumus saista ar:

Jebkuri divi šīs attiecības termini, kas saistīti ar vienādību, veido ķīmiskās reakcijas proporciju: piemēram,

Ja reakcijai ir zināma radušās vai izreaģējušās vielas masa, tad tās daudzumu var atrast pēc formulas

un tad, izmantojot ķīmiskās reakcijas proporciju, var atrast atlikušajām reakcijas vielām. Vielu, pēc kuras masas vai daudzuma tiek konstatētas citu reakcijas dalībnieku masas, daudzumi vai tilpumi, dažreiz sauc par standartvielu.

Ja ir norādītas vairāku reaģentu masas, tad atlikušo vielu masu aprēķins tiek veikts pēc vienas no vielām, kuras trūkst, t.i., tā tiek pilnībā patērēta reakcijā. Vielu daudzumus, kas precīzi atbilst reakcijas vienādojumam bez pārpalikuma vai deficīta, sauc par stehiometriskajiem daudzumiem.

Tādējādi uzdevumos, kas saistīti ar stehiometriskajiem aprēķiniem, galvenā darbība ir atrast atsauces vielu un aprēķināt tās daudzumu, kas iekļuvis vai izveidojies reakcijas rezultātā.

Atsevišķas cietas vielas daudzuma aprēķins

kur ir atsevišķas cietās vielas A daudzums;

Atsevišķas cietas vielas masa A, g;

Vielas A molārā masa, g/mol.

Dabiskā minerāla vai cietvielu maisījuma daudzuma aprēķins

Dots dabīgais minerāls pirīts, kura galvenā sastāvdaļa ir FeS 2 . Papildus tam pirīta sastāvā ir piemaisījumi. Galvenās sastāvdaļas vai piemaisījumu saturu norāda masas procentos, piemēram, .

Ja ir zināms galvenās sastāvdaļas saturs, tad

Ja ir zināms piemaisījumu saturs, tad

kur ir atsevišķas vielas daudzums FeS 2, mol;

Minerāla pirīta masa, g.

Līdzīgi aprēķina sastāvdaļas daudzumu cietvielu maisījumā, ja ir zināms tā saturs masas daļās.

Vielas daudzuma aprēķins tīrā šķidrumā

Ja masa ir zināma, tad aprēķins ir līdzīgs atsevišķai cietai vielai.

Ja ir zināms šķidruma tilpums, tad

1. Atrodiet šī šķidruma tilpuma masu:

m f = V f s f,

kur m W ir šķidruma masa g;

V W - šķidruma tilpums, ml;

c w ir šķidruma blīvums, g/ml.

2. Atrodiet šķidruma molu skaitu:

Šis paņēmiens ir piemērots jebkuram agregāta stāvoklim.

Nosaka vielas H 2 O daudzumu 200 ml ūdens.

Risinājums: ja temperatūra nav norādīta, tiek pieņemts, ka ūdens blīvums ir 1 g / ml, tad:

Aprēķiniet izšķīdušās vielas daudzumu šķīdumā, ja ir zināma tās koncentrācija

Ja ir zināma izšķīdušās vielas masas daļa, šķīduma blīvums un tilpums, tad

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra,

kur m p-ra ir šķīduma masa, g;

V p-ra - šķīduma tilpums, ml;

ar r-ra - šķīduma blīvums, g / ml.

kur ir izšķīdušās vielas masa, g;

Izšķīdinātās vielas masas daļa, izteikta %.

Nosaka slāpekļskābes vielas daudzumu 500 ml 10% skābes šķīduma ar blīvumu 1,0543 g/ml.

Nosakiet šķīduma masu

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra \u003d 500 1,0543 \u003d 527,150 g

Nosaka tīra HNO3 masu

Nosakiet HNO 3 molu skaitu

Ja ir zināma izšķīdušās vielas un vielas molārā koncentrācija un šķīduma tilpums, tad

kur ir šķīduma tilpums, l;

I-tās vielas molārā koncentrācija šķīdumā, mol/l.

Atsevišķas gāzveida vielas daudzuma aprēķins

Ja ir dota gāzveida vielas masa, tad to aprēķina pēc formulas (1).

Ja uzrāda normālos apstākļos mērīto tilpumu, tad pēc formulas (2), ja gāzveida vielas tilpumu mēra jebkuros citos apstākļos, tad pēc formulas (3) formulas dotas 6.-7.lpp.

Viens no svarīgākajiem ķīmiskajiem jēdzieniem, uz kuriem balstās stehiometriskie aprēķini, ir vielas ķīmiskais daudzums. Kādas vielas X daudzumu apzīmē ar n(X). Vielas daudzuma mērīšanas vienība ir kurmis.

Mols ir vielas daudzums, kas satur 6,02 10 23 molekulas, atomus, jonus vai citas struktūrvienības, kas veido vielu.

Kādas vielas X viena mola masu sauc molārā masa M(X) šīs vielas. Zinot kādas vielas X masu m(X) un tās molāro masu, mēs varam aprēķināt šīs vielas daudzumu, izmantojot formulu:

Tiek izsaukts numurs 6.02 10 23 Avogadro numurs(Na); tā dimensija mol –1.

Reizinot Avogadro skaitli N a ar vielas daudzumu n(X), varam aprēķināt struktūrvienību skaitu, piemēram, kādas vielas X molekulas N(X):

N(X) = N a · n(X) .

Pēc analoģijas ar molārās masas jēdzienu tika ieviests molārā tilpuma jēdziens: molārais tilpums Kādas vielas X V m (X) ir viena šīs vielas mola tilpums. Zinot vielas tilpumu V(X) un tās molāro tilpumu, varam aprēķināt vielas ķīmisko daudzumu:

Ķīmijā bieži nākas saskarties ar gāzu molāro tilpumu. Saskaņā ar Avogadro likumu vienādos tilpumos jebkuru gāzu, kas ņemtas vienā temperatūrā un vienā spiedienā, ir vienāds molekulu skaits. Vienādos apstākļos 1 mols jebkuras gāzes aizņem tādu pašu tilpumu. Normālos apstākļos (n.o.) - temperatūra 0 ° C un spiediens 1 atmosfēra (101325 Pa) - šis tilpums ir 22,4 litri. Tādējādi plkst.n.o. V m (gāze) = 22,4 l / mol. Jāuzsver, ka tiek piemērota molārā tilpuma vērtība 22,4 l/mol tikai gāzēm.

Zinot vielu molmasas un Avogadro skaitli, jūs varat izteikt jebkuras vielas molekulas masu gramos. Zemāk ir ūdeņraža molekulas masas aprēķināšanas piemērs.

1 mols gāzveida ūdeņraža satur 6,02 10 23 H 2 molekulas, un tā masa ir 2 g (jo M (H 2) \u003d 2 g / mol). Tāpēc

6,02·10 23 H 2 molekulu masa ir 2 g;

1 H 2 molekulas masa ir x g; x \u003d 3,32 10 -24 g.

Jēdziens "mols" tiek plaši izmantots, lai veiktu aprēķinus pēc ķīmisko reakciju vienādojumiem, jo ​​stehiometriskie koeficienti reakcijas vienādojumā parāda, kādās mola attiecībās vielas reaģē savā starpā un veidojas reakcijas rezultātā.

Piemēram, reakcijas vienādojums 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O satur šādu informāciju: 4 moli amonjaka reaģē bez pārpalikuma un deficīta ar 3 moliem skābekļa, un 2 moli slāpekļa un 6 moli. veidojas ūdens.

Piemērs 4.1 Aprēķina nogulšņu masu, kas veidojas, mijiedarbojoties šķīdumiem, kas satur 70,2 g kalcija dihidrogēnfosfāta un 68 g kalcija hidroksīda. Kāda viela paliks pāri? Kāda ir tā masa?

3 Ca(H 2 PO 4) 2 + 12 KOH ® Ca 3 (PO 4) 2 ¯ + 4 K 3 PO 4 + 12 H 2 O

No reakcijas vienādojuma var redzēt, ka 3 moli Ca(H 2 PO 4) 2 reaģē ar 12 moliem KOH. Aprēķināsim reaģējošo vielu daudzumus, kas norādīti atkarībā no problēmas stāvokļa:

n (Ca (H 2 PO 4) 2) \u003d m (Ca (H 2 PO 4) 2) / M (Ca (H 2 PO 4) 2) \u003d 70,2 g: 234 g / mol \u003d 0,3 mol ;

n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 g: 56 g/mol = 1,215 mol.

3 moliem Ca(H 2 PO 4) 2 nepieciešami 12 moli KOH

0,3 mol Ca (H 2 PO 4) 2 nepieciešams x mol KOH

x \u003d 1,2 mol - būs nepieciešams tik daudz KOH, lai reakcija noritētu bez pārpalikuma un deficīta. Un atbilstoši problēmas stāvoklim ir 1,215 moli KOH. Tāpēc KOH ir pārpalikums; pēc reakcijas atlikušais KOH daudzums:

n(KOH) \u003d 1,215 mol - 1,2 mol = 0,015 mol;

tā masa ir m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0,015 mol × 56 g/mol = 0,84 g.

Iegūtā reakcijas produkta (nogulsnes Ca 3 (PO 4) 2) aprēķins jāveic atbilstoši vielai, kuras trūkst (šajā gadījumā Ca (H 2 PO 4) 2), jo šī viela reaģēs. pilnībā. No reakcijas vienādojuma redzams, ka izveidotā Ca 3 (PO 4) 2 molu skaits ir 3 reizes mazāks nekā izreaģējušā Ca (H 2 PO 4) 2 molu skaits:

n (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,3 mol: 3 = 0,1 mol.

Tāpēc m (Ca 3 (PO 4) 2) \u003d n (Ca 3 (PO 4) 2) × M (Ca 3 (PO 4) 2) \u003d 0,1 mol × 310 g / mol \u003d 31 g.

Uzdevums numurs 5

a) Aprēķināt 5. tabulā norādītos reaģentu ķīmiskos daudzumus (gāzveida vielu tilpumi norādīti normālos apstākļos);

b) sakārto koeficientus noteiktā reakcijas shēmā un, izmantojot reakcijas vienādojumu, nosaka, kuras no vielām ir pārpalikumā un kuru deficīts;

c) atrod 5. tabulā norādīto reakcijas produkta ķīmisko daudzumu;

d) aprēķina šī reakcijas produkta masu vai tilpumu (skat. 5. tabulu).

5. tabula - Uzdevuma Nr.5 nosacījumi

opcijas numurs	Reaktīvās vielas	Reakcijas shēma	Aprēķināt
	m(Fe) = 11,2 g; V (Cl 2) \u003d 5,376 l	Fe + Cl 2 ® FeCl 3	m(FeCl3)
	m(Al) = 5,4 g; m(H2SO4) \u003d 39,2 g	Al + H 2 SO 4 ® Al 2 (SO 4) 3 + H 2	V(H2)
	V(CO)=20 l; m(O 2) \u003d 20 g	CO+O2 ® CO2	V(CO2)
	m(AgNO3) = 3,4 g; m(Na2S)=1,56 g	AgNO 3 + Na 2 S®Ag 2 S + NaNO 3	m(Ag 2 S)
	m(Na2CO3)=53 g; m(HCl) = 29,2 g	Na 2 CO 3 + HCl®NaCl + CO 2 + H 2 O	V(CO2)
	m (Al 2 (SO 4) 3) \u003d 34,2 g; m (BaCl 2) \u003d 52 g	Al 2 (SO 4) 3 + BaCl 2 ®AlCl 3 + BaSO 4	m(BaSO4)
	m(KI)=3,32 g; V(Cl 2) \u003d 448 ml	KI+Cl2® KCl+I 2	m(I2)
	m(CaCl2) = 22,2 g; m(AgNO 3) \u003d 59,5 g	CaCl 2 + AgNO 3 ®AgCl + Ca (NO 3) 2	m(AgCl)
	m(H2)=0,48 g; V (O 2) \u003d 2,8 l	H 2 + O 2 ® H 2 O	m(H2O)
	m (Ba (OH) 2) \u003d 3,42 g; V(HCl)=784 ml	Ba(OH) 2 + HCl ® BaCl 2 + H 2 O	m(BaCl2)

5. tabula turpinājās

opcijas numurs	Reaktīvās vielas	Reakcijas shēma	Aprēķināt
	m(H3PO4)=9,8 g; m(NaOH) = 12,2 g	H 3 PO 4 + NaOH ® Na 3 PO 4 + H 2 O	m(Na3PO4)
	m(H2SO4)=9,8 g; m(KOH) = 11,76 g	H 2 SO 4 + KOH ® K 2 SO 4 + H 2 O	m(K 2 SO 4)
	V(Cl 2)=2,24 l; m(KOH) = 10,64 g	Cl 2 + KOH ® KClO + KCl + H 2 O	m(KClO)
	m ((NH 4) 2 SO 4) \u003d 66 g; m (KOH) \u003d 50 g	(NH 4) 2 SO 4 + KOH®K 2 SO 4 + NH 3 + H 2 O	V(NH3)
	m(NH3)=6,8 g; V (O 2) \u003d 7,84 l	NH 3 + O 2 ® N 2 + H 2 O	V(N2)
	V(H2S)=11,2 l; m(O 2) \u003d 8,32 g	H 2 S+O 2 ® S+H 2 O	jaunkundze)
	m(MnO2) = 8,7 g; m(HCl) = 14,2 g	MnO 2 + HCl ® MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O	V(Cl2)
	m(Al) = 5,4 g; V (Cl 2) \u003d 6,048 l	Al+Cl 2 ® AlCl 3	m(AlCl3)
	m(Al) = 10,8 g; m(HCl) = 36,5 g	Al+HCl® AlCl3+H2	V(H2)
	m(P) = 15,5 g; V (O 2) \u003d 14,1 l	P+O 2 ® P 2 O 5	m(P 2 O 5)
	m (AgNO 3) \u003d 8,5 g; m (K 2 CO 3) \u003d 4,14 g	AgNO 3 + K 2 CO 3 ®Ag 2 CO 3 + KNO 3	m(Ag 2 CO 3)
	m(K2CO3)=69 g; m(HNO 3) \u003d 50,4 g	K 2 CO 3 + HNO 3 ®KNO 3 + CO 2 + H 2 O	V(CO2)
	m(AlCl3) = 2,67 g; m(AgNO 3) \u003d 8,5 g	AlCl 3 + AgNO 3 ®AgCl + Al (NO 3) 3	m(AgCl)
	m(KBr)=2,38 g; V(Cl 2) \u003d 448 ml	KBr+Cl2 ® KCl+Br 2	m(Br2)
	m(CaBr2)=40 g; m(AgNO 3) \u003d 59,5 g	CaBr 2 + AgNO 3 ®AgBr + Ca (NO 3) 2	m(AgBr)
	m(H2)=1,44 g; V (O 2) \u003d 8,4 l	H 2 + O 2 ® H 2 O	m(H2O)
	m (Ba (OH) 2) \u003d 6,84 g; V (HI) \u003d 1,568 l	Ba(OH)2 +HI ® BaI 2 +H2O	m(BaI 2)
	m(H3PO4)=9,8 g; m(KOH) = 17,08 g	H 3 PO 4 + KOH ® K 3 PO 4 + H 2 O	m(K 3 PO 4)
	m(H2SO4)=49 g; m(NaOH)=45 g	H 2 SO 4 + NaOH ® Na 2 SO 4 + H 2 O	m(Na2SO4)
	V(Cl 2)=2,24 l; m(KOH) = 8,4 g	Cl 2 + KOH ® KClO 3 + KCl + H 2 O	m(KClO 3)
	m(NH4Cl)=43 g; m (Ca (OH) 2) \u003d 37 g	NH 4 Cl + Ca (OH) 2 ® CaCl 2 + NH 3 + H 2 O	V(NH3)
	V(NH 3) \u003d 8,96 l; m(O 2) \u003d 14,4 g	NH 3 + O 2 ® NO + H 2 O	V(NĒ)
	V(H2S)=17,92 l; m(O 2) \u003d 40 g	H 2 S + O 2 ® SO 2 + H 2 O	V(SO2)
	m(MnO2) = 8,7 g; m(HBr) = 30,8 g	MnO 2 + HBr ® MnBr 2 +Br 2 + H 2 O	m(MnBr 2)
	m(Ca)=10 g; m(H2O)=8,1 g	Ca + H 2 O ® Ca (OH) 2 + H 2	V(H2)

RISINĀJUMA KONCENTRĀCIJA

Vispārējā ķīmijas kursa ietvaros studenti apgūst 2 veidus, kā izteikt šķīdumu koncentrāciju - masas daļu un molāro koncentrāciju.

Izšķīdušās vielas masas daļa X aprēķina kā šīs vielas masas attiecību pret šķīduma masu:

,

kur ω(X) ir izšķīdušās vielas X masas daļa;

m(X) ir izšķīdušās vielas X masa;

m šķīdums - šķīduma masa.

Vielas masas daļa, kas aprēķināta pēc iepriekš minētās formulas, ir bezizmēra daudzums, kas izteikts vienības daļās (0< ω(X) < 1).

Masas daļu var izteikt ne tikai vienības daļās, bet arī procentos. Šajā gadījumā aprēķina formula izskatās šādi:

Bieži tiek saukta masas daļa, kas izteikta procentos procentuālā koncentrācija . Acīmredzot izšķīdušās vielas procentuālā koncentrācija ir 0%.< ω(X) < 100%.

Procentuālā koncentrācija parāda, cik daudz izšķīdušās vielas masas daļu satur 100 šķīduma masas daļas. Ja par masas vienību izvēlaties gramus, tad šo definīciju var rakstīt arī šādi: procentuālā koncentrācija parāda, cik gramu izšķīdušās vielas satur 100 grami šķīduma.

Ir skaidrs, ka, piemēram, 30% šķīdums atbilst izšķīdušās vielas masas daļai, kas vienāda ar 0,3.

Vēl viens veids, kā izteikt izšķīdušās vielas saturu šķīdumā, ir molārā koncentrācija (molaritāte).

Vielas molārā koncentrācija jeb šķīduma molaritāte parāda, cik molu izšķīdušās vielas ir 1 litrā (1 dm 3) šķīduma.

kur C(X) ir izšķīdušās vielas X molārā koncentrācija (mol/l);

n(X) ir izšķīdušās vielas X ķīmiskais daudzums (mol);

V šķīdums - šķīduma tilpums (l).

Piemērs 5.1 Aprēķiniet H 3 PO 4 molāro koncentrāciju šķīdumā, ja ir zināms, ka H 3 PO 4 masas daļa ir 60%, un šķīduma blīvums ir 1,43 g / ml.

Pēc procentuālās koncentrācijas definīcijas

100 g šķīduma satur 60 g fosforskābes.

n (H 3 PO 4) \u003d m (H 3 PO 4) : M (H 3 PO 4) \u003d 60 g: 98 g / mol \u003d 0,612 mol;

V šķīdums \u003d m šķīdums: ρ šķīdums \u003d 100 g: 1,43 g / cm 3 \u003d 69,93 cm 3 \u003d 0,0699 l;

C (H 3 PO 4) \u003d n (H 3 PO 4): V šķīdums \u003d 0,612 mol: 0,0699 l \u003d 8,755 mol / l.

Piemērs 5.2 Ir 0,5 M H 2 SO 4 šķīdums. Kāda ir sērskābes masas daļa šajā šķīdumā? Šķīduma blīvumu ņem vienādu ar 1 g/ml.

Pēc molārās koncentrācijas definīcijas

1 litrs šķīduma satur 0,5 molus H2SO4

(Ieraksts "0,5 M šķīdums" nozīmē, ka C (H 2 SO 4) \u003d 0,5 mol / l).

m šķīdums = V šķīdums × ρ šķīdums = 1000 ml × 1 g/ml = 1000 g;

m (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4) = 0,5 mol × 98 g / mol \u003d 49 g;

ω (H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) : m šķīdums \u003d 49 g: 1000 g \u003d 0,049 (4,9%).

Piemērs 5.3 Kādi ūdens tilpumi un 96% H 2 SO 4 šķīdums ar blīvumu 1,84 g / ml jāņem, lai pagatavotu 2 litrus 60% H 2 SO 4 šķīduma ar blīvumu 1,5 g / ml.

Risinot problēmas atšķaidīta šķīduma pagatavošanai no koncentrēta, jāņem vērā, ka sākotnējam šķīdumam (koncentrētam), ūdenim un iegūtajam šķīdumam (atšķaidītam) ir atšķirīgs blīvums. Šajā gadījumā jāpatur prātā, ka sākotnējā šķīduma V + V ūdens ≠ V iegūtā šķīduma,

jo koncentrēta šķīduma un ūdens sajaukšanas gaitā notiek visas sistēmas tilpuma izmaiņas (palielinājums vai samazināšanās).

Šādu uzdevumu risināšana jāsāk ar atšķaidīta šķīduma (t.i., šķīduma, kas jāpagatavo) parametru noskaidrošanu: tā masu, izšķīdušās vielas masu, ja nepieciešams, un izšķīdušās vielas daudzumu.

M 60% šķīdums = V 60% šķīdums ∙ ρ 60% šķīdums = 2000 ml × 1,5 g/ml = 3000 g

m (H 2 SO 4) 60% šķīdumā \u003d m 60% šķīdumā w (H 2 SO 4) 60% šķīdumā \u003d 3000 g 0,6 \u003d 1800 g.

Tīras sērskābes masai sagatavotajā šķīdumā jābūt vienādai ar sērskābes masu tajā 96% šķīduma daļā, kas jāņem, lai pagatavotu atšķaidītu šķīdumu. Tādējādi

m (H 2 SO 4) 60% šķīdumā \u003d m (H 2 SO 4) 96% šķīdumā \u003d 1800 g.

m 96% šķīdums = m (H 2 SO 4) 96% šķīdumā: w (H 2 SO 4) 96% šķīdumā = 1800 g: 0,96 = 1875 g.

m (H 2 O) \u003d m 40% šķīdums - m 96% šķīdums \u003d 3000 g - 1875 g \u003d 1125 g.

V 96% šķīdums \u003d m 96% šķīdums: ρ 96% šķīdums \u003d 1875 g: 1,84 g / ml \u003d 1019 ml » 1,02 l.

V ūdens \u003d m ūdens: ρ ūdens \u003d 1125g: 1 g / ml \u003d 1125 ml \u003d 1,125 l.

Piemērs 5.4 Sajauc 100 ml 0,1 M CuCl 2 šķīduma un 150 ml 0,2 M Cu(NO 3) 2 šķīduma Aprēķina Cu 2+, Cl - un NO 3 - jonu molāro koncentrāciju iegūtajā šķīdumā.

Risinot līdzīgu problēmu ar atšķaidītu šķīdumu sajaukšanu, ir svarīgi saprast, ka atšķaidītiem šķīdumiem ir aptuveni vienāds blīvums, aptuveni vienāds ar ūdens blīvumu. Tos sajaucot, kopējais sistēmas tilpums praktiski nemainās: V 1 atšķaidīta šķīduma + V 2 atšķaidīta šķīduma + ... "V iegūtā šķīduma.

Pirmajā risinājumā:

n (CuCl 2) \u003d C (CuCl 2) V CuCl 2 šķīdums \u003d 0,1 mol / l × 0,1 l \u003d 0,01 mol;

CuCl 2 - spēcīgs elektrolīts: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2Cl -;

Tāpēc n (Cu 2+) \u003d n (CuCl 2) \u003d 0,01 mol; n(Cl -) \u003d 2 × 0,01 \u003d 0,02 mol.

Otrajā risinājumā:

n (Cu (NO 3) 2) \u003d C (Cu (NO 3) 2) × V šķīdums Cu (NO 3) 2 \u003d 0,2 mol / l × 0,15 l \u003d 0,03 mol;

Cu(NO 3) 2 - stiprs elektrolīts: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 -;

Tāpēc n (Cu 2+) \u003d n (Cu (NO 3) 2) \u003d 0,03 mol; n (NO 3 -) \u003d 2 × 0,03 \u003d 0,06 mol.

Pēc šķīdumu sajaukšanas:

n(Cu2+)kop. = 0,01 mol + 0,03 mol = 0,04 mol;

V kopīgs. » Šķīdums CuCl 2 + Všķīdums Cu(NO 3) 2 \u003d 0,1 l + 0,15 l \u003d 0,25 l;

C(Cu 2+) = n(Cu 2+) : Vtot. \u003d 0,04 mol: 0,25 l \u003d 0,16 mol / l;

C(Cl -) = n(Cl -) : Vtot. \u003d 0,02 mol: 0,25 l \u003d 0,08 mol / l;

C (NO 3 -) \u003d n (NO 3 -): V kopā. \u003d 0,06 mol: 0,25 l \u003d 0,24 mol / l.

Piemērs 5.5 Kolbā pievienoja 684 mg alumīnija sulfāta un 1 ml 9,8% sērskābes šķīduma ar blīvumu 1,1 g/ml. Iegūtais maisījums tika izšķīdināts ūdenī; Šķīduma tilpumu papildināja ar ūdeni līdz 500 ml. Aprēķināt H + , Al 3+ SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.

Aprēķiniet izšķīdušo vielu daudzumu:

n (Al 2 (SO 4) 3) \u003d m (Al 2 (SO 4) 3) : M (Al 2 (SO 4) 3) \u003d 0,684 g: 342 g mol \u003d 0,002 mol;

Al 2 (SO 4) 3 - stiprs elektrolīts: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2–;

Tāpēc n(Al 3+) = 2 × 0,002 mol = 0,004 mol; n (SO 4 2–) \u003d 3 × 0,002 mol \u003d 0,006 mol.

m H 2 SO 4 šķīdums \u003d V H 2 SO 4 šķīdums × ρ H 2 SO 4 šķīdums \u003d 1 ml × 1,1 g / ml \u003d 1,1 g;

m (H 2 SO 4) \u003d m H 2 SO 4 šķīdums × w (H 2 SO 4) \u003d 1,1 g 0,098 \u003d 0,1078 g.

n (H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) : M (H 2 SO 4) \u003d 0,1078 g: 98 g / mol \u003d 0,0011 mol;

H 2 SO 4 ir spēcīgs elektrolīts: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2–.

Tāpēc n (SO 4 2–) \u003d n (H 2 SO 4) \u003d 0,0011 mol; n(H+) \u003d 2 × 0,0011 \u003d 0,0022 mol.

Atbilstoši problēmas stāvoklim iegūtā šķīduma tilpums ir 500 ml (0,5 l).

n(SO 4 2–) kop. \u003d 0,006 mol + 0,0011 mol \u003d 0,0071 mol.

C (Al 3+) \u003d n (Al 3+): V šķīdums \u003d 0,004 mol: 0,5 l \u003d 0,008 mol / l;

C (H +) \u003d n (H +) : V šķīdums \u003d 0,0022 mol: 0,5 l \u003d 0,0044 mol / l;

C (SO 4 2–) \u003d n (SO 4 2–) kopā. : V šķīdums \u003d 0,0071 mol: 0,5 l \u003d 0,0142 mol / l.

Piemērs 5.6 Kāda dzelzs sulfāta (FeSO 4 7H 2 O) masa un kāds ūdens tilpums jāņem, lai pagatavotu 3 litrus 10% dzelzs (II) sulfāta šķīduma. Šķīduma blīvums ir vienāds ar 1,1 g/ml.

Sagatavojamā šķīduma masa ir:

m šķīdums = V šķīdums ∙ ρ šķīdums = 3000 ml ∙ 1,1 g/ml = 3300 g.

Tīrā dzelzs (II) sulfāta masa šajā šķīdumā ir:

m (FeSO 4) \u003d m šķīdums × w (FeSO 4) \u003d 3300 g × 0,1 \u003d 330 g.

Tādai pašai bezūdens FeSO 4 masai jābūt kristāliskā hidrāta daudzumam, kas jāņem šķīduma pagatavošanai. Salīdzinot molārās masas M (FeSO 4 7H 2 O) \u003d 278 g / mol un M (FeSO 4) \u003d 152 g / mol,

mēs iegūstam proporciju:

278 g FeSO 4 7H 2 O satur 152 g FeSO 4;

x g FeSO 4 7H 2 O satur 330 g FeSO 4;

x \u003d (278 330): 152 \u003d 603,6 g.

m ūdens \u003d m šķīdums - m dzelzs sulfāts \u003d 3300 g - 603,6 g \u003d 2696,4 g.

Jo ūdens blīvums ir 1 g / ml, tad ūdens tilpums, kas jāņem šķīduma pagatavošanai, ir: V ūdens \u003d m ūdens: ρ ūdens \u003d 2696,4 g: 1 g / ml \u003d 2696,4 ml.

Piemērs 5.7 Kādas masas Glaubera sāls (Na 2 SO 4 10H 2 O) jāizšķīdina 500 ml 10% nātrija sulfāta šķīduma (šķīduma blīvums 1,1 g / ml), lai iegūtu 15% Na 2 SO 4 šķīdumu?

Nepieciešami x grami Glaubera sāls Na 2 SO 4 10H 2 O. Tad iegūtā šķīduma masa ir:

m 15% šķīdums = m oriģināls (10%) šķīdums + m Glaubera sāls = 550 + x (g);

m sākotnējais (10%) šķīdums = V 10% šķīdums × ρ 10% šķīdums = 500 ml × 1,1 g/ml = 550 g;

m (Na 2 SO 4) sākotnējā (10%) šķīdumā \u003d m 10% šķīdumā a w (Na 2 SO 4) \u003d 550 g 0,1 \u003d 55 g.

Ar x izsaka tīra Na 2 SO 4 masu, kas ir x gramos Na 2 SO 4 10H 2 O.

M (Na2SO410H2O) = 322 g/mol; M (Na2SO4) \u003d 142 g/mol; tātad:

322 g Na 2 SO 4 10H 2 O satur 142 g bezūdens Na 2 SO 4;

x g Na 2 SO 4 10H 2 O satur m g bezūdens Na 2 SO 4.

m (Na 2 SO 4) \u003d 142 x: 322 \u003d 0,441 x x.

Nātrija sulfāta kopējā masa iegūtajā šķīdumā būs vienāda ar:

m (Na 2 SO 4) 15% šķīdumā = 55 + 0,441 × x (g).

Iegūtajā risinājumā: = 0,15

, no kurienes x = 94,5 g.

Uzdevums numurs 6

6. tabula - Uzdevuma Nr.6 nosacījumi

opcijas numurs	Nosacījuma teksts
	5 g Na 2 SO 4 × 10 H 2 O tika izšķīdināti ūdenī, un iegūtā šķīduma tilpums tika palielināts līdz 500 ml ar ūdeni. Aprēķina Na 2 SO 4 masas daļu šajā šķīdumā (ρ = 1 g/ml) un Na + un SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas.
	Jauktie šķīdumi: 100 ml 0,05 M Cr 2 (SO 4) 3 un 100 ml 0,02 M Na 2 SO 4. Aprēķiniet Cr 3+ , Na + un SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.
	Kādi tilpumi ūdens un 98% sērskābes šķīdums (blīvums 1,84 g/ml) ir jāņem, lai pagatavotu 2 litrus 30% šķīduma ar blīvumu 1,2 g/ml?
	400 ml ūdens tika izšķīdināti 50 g Na 2 CO 3 × 10H 2 O Kādas ir Na + un CO 3 2– jonu molārās koncentrācijas un Na 2 CO 3 masas daļa iegūtajā šķīdumā (ρ = 1,1). g / ml)?
	Jauktie šķīdumi: 150 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 un 100 ml 0,01 M NiSO 4. Aprēķināt Al 3+ , Ni 2+ , SO 4 2- jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.
	Kādi tilpumi ūdens un 60% slāpekļskābes šķīdums (blīvums 1,4 g/ml) būs nepieciešami, lai pagatavotu 500 ml 4 M šķīduma (blīvums 1,1 g/ml)?
	Kāda vara sulfāta (CuSO 4 × 5H 2 O) masa ir nepieciešama, lai pagatavotu 500 ml 5% vara sulfāta šķīduma ar blīvumu 1,05 g / ml?
	Kolbā pievienoja 1 ml 36% HCl šķīduma (ρ = 1,2 g/ml) un 10 ml 0,5 M ZnCl 2 šķīduma. Iegūtā šķīduma tilpumu pievieno līdz 50 ml ar ūdeni. Kādas ir H + , Zn 2+ , Cl - jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā?
	Kāda ir Cr 2 (SO 4) 3 masas daļa šķīdumā (ρ » 1 g / ml), ja ir zināms, ka sulfāta jonu molārā koncentrācija šajā šķīdumā ir 0,06 mol / l?
	Kādi tilpumi ūdens un 10 M nātrija hidroksīda šķīdums (ρ=1,45 g/ml) būs nepieciešami, lai pagatavotu 2 litrus 10% NaOH šķīduma (ρ= 1,1 g/ml)?
	Cik gramus dzelzs sulfāta FeSO 4 × 7H 2 O var iegūt, iztvaicējot ūdeni no 10 litriem 10% dzelzs (II) sulfāta šķīduma (šķīduma blīvums 1,2 g / ml)?
	Jauktie šķīdumi: 100 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 un 50 ml 0,2 M CuSO 4 . Aprēķināt iegūtajā šķīdumā Cr 3+ , Cu 2+ , SO 4 2- jonu molārās koncentrācijas.

6. tabula turpinājās

opcijas numurs	Nosacījuma teksts
	Kādi tilpumi ūdens un 40% fosforskābes šķīduma ar blīvumu 1,35 g / ml būs nepieciešami, lai pagatavotu 1 m 3 5% H 3 PO 4 šķīduma, kura blīvums ir 1,05 g / ml?
	16,1 g Na 2 SO 4 × 10H 2 O tika izšķīdināts ūdenī, un iegūtā šķīduma tilpums tika palielināts līdz 250 ml ar ūdeni. Aprēķiniet Na 2 SO 4 masas daļu un molāro koncentrāciju iegūtajā šķīdumā (pieņemsim, ka šķīduma blīvums ir 1 g/ml).
	Jauktie šķīdumi: 150 ml 0,05 M Fe 2 (SO 4) 3 un 100 ml 0,1 M MgSO 4. Aprēķināt Fe 3+ , Mg 2+ , SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.
	Kādi tilpumi ūdens un 36% sālsskābes (blīvums 1,2 g/ml) nepieciešami, lai pagatavotu 500 ml 10% šķīduma ar blīvumu 1,05 g/ml?
	200 ml ūdens tika izšķīdināti 20 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O. Kāda ir izšķīdušās vielas masas daļa iegūtajā šķīdumā, kura blīvums ir 1,1 g/ml? Aprēķiniet Al 3+ un SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas šajā šķīdumā.
	Jauktie šķīdumi: 100 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 un 150 ml 0,01 M Fe 2 (SO 4) 3 . Aprēķināt Fe 3+ , Al 3+ un SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.
	Kādi tilpumi ūdens un 80% etiķskābes šķīduma (blīvums 1,07 g/ml) būs nepieciešami, lai pagatavotu 0,5 l galda etiķa, kurā skābes masas daļa ir 7%? Ņemiet galda etiķa blīvumu, kas vienāds ar 1 g/ml.
	Kāda dzelzs sulfāta (FeSO 4 × 7H 2 O) masa ir nepieciešama, lai pagatavotu 100 ml 3% dzelzs sulfāta šķīduma? Šķīduma blīvums ir 1 g/ml.
	Kolbā tika pievienoti 2 ml 36% HCl šķīduma (blīvums 1,2 g/cm 3 ) un 20 ml 0,3 M CuCl 2 šķīduma. Iegūtā šķīduma tilpumu pievieno līdz 200 ml ar ūdeni. Aprēķināt H +, Cu 2+ un Cl - jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.
	Kāda ir Al 2 (SO 4) 3 procentuālā koncentrācija šķīdumā, kurā sulfāta jonu molārā koncentrācija ir 0,6 mol / l. Šķīduma blīvums ir 1,05 g/ml.
	Kādi tilpumi ūdens un 10 M KOH šķīduma (šķīduma blīvums 1,4 g/ml) būs nepieciešami, lai pagatavotu 500 ml 10% KOH šķīduma ar blīvumu 1,1 g/ml?
	Cik gramus vara sulfāta CuSO 4 × 5H 2 O var iegūt, iztvaicējot ūdeni no 15 litriem 8% vara sulfāta šķīduma, kura blīvums ir 1,1 g / ml?
	Jauktie šķīdumi: 200 ml 0,025 M Fe 2 (SO 4) 3 un 50 ml 0,05 M FeCl 3. Aprēķināt Fe 3+ , Cl - , SO 4 2- jonu molāro koncentrāciju iegūtajā šķīdumā.
	Kādi tilpumi ūdens un 70% H 3 PO 4 šķīduma (blīvums 1,6 g/ml) būs nepieciešami, lai pagatavotu 0,25 m 3 10% H 3 PO 4 šķīduma (blīvums 1,1 g/ml)?
	100 ml ūdens tika izšķīdināti 6 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O. Aprēķiniet Al 2 (SO 4) 3 masas daļu un Al 3+ un SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas. iegūtais šķīdums, kura blīvums ir 1 g/ml
	Jauktie šķīdumi: 50 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 un 200 ml 0,02 M Cr(NO 3) 3 . Aprēķināt Cr 3+ , NO 3 - , SO 4 2- jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.
	Kādi tilpumi 50% perhlorskābes šķīduma (blīvums 1,4 g/ml) un ūdens ir nepieciešami, lai pagatavotu 1 litru 8% šķīduma ar blīvumu 1,05 g/ml?
	Cik gramus Glaubera sāls Na 2 SO 4 × 10H 2 O jāizšķīdina 200 ml ūdens, lai iegūtu 5% nātrija sulfāta šķīdumu?
	Kolbā pievienoja 1 ml 80% H 2 SO 4 šķīduma (šķīduma blīvums 1,7 g/ml) un 5000 mg Cr 2 (SO 4) 3. Maisījums tika izšķīdināts ūdenī; šķīduma tilpums tika palielināts līdz 250 ml. Aprēķināt H + , Cr 3+ un SO 4 2– jonu molārās koncentrācijas iegūtajā šķīdumā.

6. tabula turpinājās

ĶĪMISKAIS LĪDZSVARS

Visas ķīmiskās reakcijas var iedalīt 2 grupās: neatgriezeniskas reakcijas, t.i. reakcijas, kas noris līdz vismaz vienas reaģējošās vielas pilnīgai iztērēšanai, un atgriezeniskas reakcijas, kurās neviena no reaģējošām vielām netiek pilnībā patērēta. Tas ir saistīts ar faktu, ka atgriezeniska reakcija var notikt gan uz priekšu, gan atpakaļ. Klasisks atgriezeniskas reakcijas piemērs ir amonjaka sintēze no slāpekļa un ūdeņraža:

N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.

Reakcijas sākumā sākotnējo vielu koncentrācijas sistēmā ir maksimālas; šajā brīdī arī uz priekšu vērstās reakcijas ātrums ir maksimāls. Reakcijas sākumā sistēmā joprojām nav reakcijas produktu (šajā piemērā amonjaka), tāpēc reversās reakcijas ātrums ir nulle. Sākotnējām vielām savstarpēji mijiedarbojoties, to koncentrācija samazinās, līdz ar to samazinās arī tiešās reakcijas ātrums. Reakcijas produkta koncentrācija pakāpeniski palielinās, tāpēc palielinās arī reversās reakcijas ātrums. Pēc kāda laika tiešās reakcijas ātrums kļūst vienāds ar atpakaļgaitas ātrumu. Šo sistēmas stāvokli sauc ķīmiskā līdzsvara stāvoklis. Vielu koncentrācijas sistēmā, kas atrodas ķīmiskā līdzsvara stāvoklī, sauc līdzsvara koncentrācijas. Sistēmas ķīmiskā līdzsvara stāvoklī kvantitatīvā īpašība ir līdzsvara konstante.

Jebkurai atgriezeniskai reakcijai a A + b B+ ... ⇆ p P + q Q + … ķīmiskā līdzsvara konstantes (K) izteiksmi raksta kā daļu, kuras skaitītājā ir reakcijas produktu līdzsvara koncentrācijas. , un saucējā ir izejvielu līdzsvara koncentrācijas, turklāt katras vielas koncentrācija jāpaaugstina līdz jaudai, kas vienāda ar stehiometrisko koeficientu reakcijas vienādojumā.

Piemēram, reakcijai N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.

Jāpatur prātā, ka līdzsvara konstantes izteiksmē ietilpst tikai gāzveida vai izšķīdušā stāvoklī esošo vielu līdzsvara koncentrācijas . Tiek pieņemts, ka cietas vielas koncentrācija ir nemainīga, un tā netiek ierakstīta līdzsvara konstantes izteiksmē.

CO 2 (gāze) + C (cieta viela) ⇆ 2CO (gāze)

CH 3 COOH (šķīdums) ⇆ CH 3 COO - (šķīdums) + H + (šķīdums)

Ba 3 (PO 4) 2 (ciets) ⇆ 3 Ba 2+ (piesātināts šķīdums) + 2 PO 4 3– (piesātināts šķīdums) K \u003d C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)

Ir divi vissvarīgākie problēmu veidi, kas saistīti ar līdzsvara sistēmas parametru aprēķināšanu:

1) ir zināmas izejvielu sākotnējās koncentrācijas; no problēmas stāvokļa var atrast vielu koncentrācijas, kas ir reaģējušas (vai izveidojušās) līdz līdzsvara sasniegšanai; uzdevumā nepieciešams aprēķināt visu vielu līdzsvara koncentrācijas un līdzsvara konstantes skaitlisko vērtību;

2) ir zināmas sākotnējo vielu sākotnējās koncentrācijas un līdzsvara konstante. Nosacījums nesatur datus par izreaģējušo vai izveidojušos vielu koncentrācijām. Nepieciešams aprēķināt visu reakcijas dalībnieku līdzsvara koncentrācijas.

Lai atrisinātu šādas problēmas, ir jāsaprot, ka līdzsvara koncentrācija jebkura oriģināls vielas var atrast, no sākotnējās koncentrācijas atņemot izreaģējušās vielas koncentrāciju:

C līdzsvars \u003d C sākotnējais - reaģējušās vielas C.

Līdzsvara koncentrācija reakcijas produkts ir vienāds ar produkta koncentrāciju, kas veidojas līdzsvara brīdī:

C līdzsvars \u003d C iegūtā produkta.

Tādējādi, lai aprēķinātu līdzsvara sistēmas parametrus, ir ļoti svarīgi spēt noteikt, cik liela daļa no sākotnējās vielas līdz līdzsvara sasniegšanai bija reaģējusi un cik liela daļa reakcijas produkta bija izveidojusies. Lai noteiktu izreaģējušo un izveidojušos vielu daudzumu (vai koncentrāciju), tiek veikti stehiometriskie aprēķini saskaņā ar reakcijas vienādojumu.

Piemērs 6.1 Slāpekļa un ūdeņraža sākotnējā koncentrācija līdzsvara sistēmā N 2 + 3H 2 ⇆ 2 NH 3 ir attiecīgi 3 mol/l un 4 mol/l. Līdz brīdim, kad tika sasniegts ķīmiskais līdzsvars, sistēmā palika 70% ūdeņraža no tā sākotnējā daudzuma. Nosakiet šīs reakcijas līdzsvara konstanti.

No problēmas apstākļiem izriet, ka līdz līdzsvara sasniegšanai 30% ūdeņraža bija reaģējuši (1. problēmas veids):

4 mol/l H 2 - 100%

x mol / l H2 - 30%

x \u003d 1,2 mol / l \u003d C proreag. (H2)

Kā redzams no reakcijas vienādojuma, slāpeklim vajadzēja reaģēt 3 reizes mazāk nekā ūdeņradim, t.i. Ar proreact. (N 2) \u003d 1,2 mol / l: 3 \u003d 0,4 mol / l. Amonjaks veidojas 2 reizes vairāk nekā reaģēja ar slāpekli:

No attēliem. (NH 3) \u003d 2 × 0,4 mol / l \u003d 0,8 mol / l

Visu reakcijas dalībnieku līdzsvara koncentrācijas būs šādas:

Vienlīdzīgi (H 2) \u003d C sākotnējais. (H 2) - C priekšreakts. (H 2) \u003d 4 mol / l - 1,2 mol / l \u003d 2,8 mol / l;

Vienlīdzīgi (N 2) \u003d C beg. (N 2) – C proreact. (N 2) \u003d 3 mol / l - 0,4 mol / l \u003d 2,6 mol / l;

Vienlīdzīgi (NH 3) = C attēli. (NH 3) \u003d 0,8 mol / l.

Līdzsvara konstante = .

Piemērs 6.2 Aprēķināt ūdeņraža, joda un ūdeņraža joda līdzsvara koncentrācijas H 2 + I 2 ⇆ 2 HI sistēmā, ja zināms, ka H 2 un I 2 sākotnējās koncentrācijas ir attiecīgi 5 mol/l un 3 mol/l, un līdzsvara konstante ir 1.

Jāņem vērā, ka šīs problēmas stāvoklī (2.tipa uzdevums) nosacījums neko neizsaka par izreaģējušo sākotnējo vielu un veidojošo produktu koncentrācijām. Tāpēc, risinot šādas problēmas, kādas izreaģējušās vielas koncentrāciju parasti pieņem kā x.

Lai līdz līdzsvara sasniegšanai x mol/l H 2 ir reaģējuši. Tad, kā izriet no reakcijas vienādojuma, jāreaģē x mol/l I 2 un jāveidojas 2x mol/l HI. Visu reakcijas dalībnieku līdzsvara koncentrācijas būs šādas:

Vienlīdzīgi (H 2) \u003d C beg. (H 2) - C priekšreakts. (H 2) \u003d (5 - x) mol/l;

Vienlīdzīgi (I 2) = C beg. (I 2) – C proreact. (I 2) \u003d (3 - x) mol / l;

Vienlīdzīgi (HI) = C attēli. (HI) = 2x mol/l.

4x2 = 15 - 8x + x2

3x2 + 8x - 15 = 0

x 1 = -3,94 x 2 = 1,27

Tikai pozitīvajai saknei x = 1,27 ir fiziska nozīme.

Tāpēc C ir vienāds. (H 2) \u003d (5 - x) mol / l \u003d 5 - 1,27 \u003d 3,73 mol / l;

Vienlīdzīgi (I 2) \u003d (3 - x) mol / l \u003d 3 - 1,27 \u003d 1,73 mol / l;

Vienlīdzīgi (HI) \u003d 2x mol / l \u003d 2 1,27 \u003d 2,54 mol / l.

Uzdevums numurs 7

7. tabula - Uzdevuma Nr.7 nosacījumi

7. tabula turpinājās

Sastādot redoksreakciju vienādojumus, jāievēro šādi divi svarīgi noteikumi:

1. noteikums: jebkurā jonu vienādojumā ir jāievēro lādiņa saglabāšanās. Tas nozīmē, ka visu lādiņu summai vienādojuma kreisajā pusē ("pa kreisi") ir jāsakrīt ar visu vienādojuma labajā pusē ("pa labi"). Šis noteikums attiecas uz jebkuru jonu vienādojumu gan pilnām reakcijām, gan pusreakcijām.

Uzlādē no kreisās puses uz labo

2. noteikums: oksidācijas pusreakcijā zaudēto elektronu skaitam jābūt vienādam ar reducēšanas pusreakcijā iegūto elektronu skaitu. Piemēram, pirmajā piemērā, kas sniegts šīs sadaļas sākumā (reakcija starp dzelzi un hidratētajiem vara joniem), oksidatīvajā pusreakcijā zaudēto elektronu skaits ir divi:

Tāpēc arī reducēšanas pusreakcijā iegūto elektronu skaitam jābūt vienādam ar diviem:

Lai iegūtu pilnu redoksvienādojumu no divu pusreakciju vienādojumiem, var izmantot šādu procedūru:

1. Katras no divām pusreakcijām vienādojumi tiek līdzsvaroti atsevišķi, un, lai izpildītu iepriekš minēto 1. noteikumu, katra vienādojuma kreisajā vai labajā pusē tiek pievienots atbilstošs elektronu skaits.

2. Abu pusreakciju vienādojumi ir līdzsvaroti viens pret otru tā, ka vienā reakcijā zaudēto elektronu skaits kļūst vienāds ar otrā pusreakcijā iegūto elektronu skaitu, kā to prasa 2. noteikums.

3. Abu pusreakciju vienādojumi tiek summēti, lai iegūtu pilnīgu redoksreakcijas vienādojumu. Piemēram, divu iepriekš minēto pusreakciju vienādojumu summēšana un iegūtā vienādojuma kreisās un labās puses noņemšana

vienādu elektronu skaitu, mēs atrodam

Līdzsvarosim zemāk dotos pusreakciju vienādojumus un izveidosim vienādojumu redoksreakcijai jebkura dzelzs sāls ūdens šķīduma oksidēšanai par dzelzs sāli ar skāba kālija šķīduma palīdzību.

1. posms. Pirmkārt, mēs līdzsvarojam katras no divām pusreakcijām vienādojumu atsevišķi. Vienādojumam (5) mums ir

Lai līdzsvarotu abas šī vienādojuma puses, jums jāpievieno pieci elektroni tā kreisajā pusē vai jāatņem tikpat daudz elektronu no labās puses. Pēc tam mēs saņemam

Tas ļauj mums uzrakstīt šādu līdzsvarotu vienādojumu:

Tā kā vienādojuma kreisajā pusē bija jāpievieno elektroni, tas apraksta reducēšanas pusreakciju.

Vienādojumam (6) mēs varam rakstīt

Lai līdzsvarotu šo vienādojumu, tā labajā pusē varat pievienot vienu elektronu. Tad