Бейорганикалыќ Ќосылыстардыѕ негізгі кластары

Шығарылуы.

А және В заттарының бастапқы концентрациясын табу үшін реакция теңдеуі бойынша А затының 1 молі мен В затының 2 молі әрекеттесіп С затының 1 молі түзілетіндігін ескереміз.

Есептің шарты бойынша жүйенің әрбір литрінде 0,216 моль С заты түзілгендіктен, оған 0,216 моль А заты және 0,216∙2 = 0,432 моль В заты жұмсалады. Олай болса бастапқы концентрациялар тең:

[A_о] = 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л;

[В_о] = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/л.

Мысал 2. Берілген қайтымды процестердің химиялық тепе-теңдік константасының математикалық өрнегін жазыңдар:

а) гетерогенді қайтымды химиялық реакциялар

СО_(г) + Н₂О_{(с)артық} СО_2(г) + Н_2(г)

ә) Ғе₂О_3(қ) + СО_(г) 2ҒеО_(қ) + СО_2(г)

б) тұздардың гидролизі

Al³⁺_(ер) + HOH_{(с)артық} AlOH²⁺_(ер) + H⁺_(ер)

в) электролиттік диссициация

Н₂СО_3(ер) Н⁺_(ер) + НСО^-_3(ер)

г) кешенді ионның электролиттік диссоциациясы

[Cu(NH₃)₄]²⁺_(ep) Cu²⁺_(ep) + 4NH_3(ep)
д) аз еритін зат пен оның ерітіндідегі иондарының тепе-теңдігі

ВаSO_4(қ) Ba²⁺_(ep) +SO₄^2-_(ep)

е) су молекулаларының және оның иондарының тепе-теңдігі

НОН_{(с)артық} Н⁺_(ер) + ОН^-_(ер)

мұнда К_с – заттардың тепе-теңдік концентрациялары арқылы берілген химиялық тепе-теңдік константасы; К_р – газдардың парциалды қысымдары арқылы белгіленген химиялық тепе-теңдік константасы.

б) Бұл тепе-теңдік процесі гидролиз деп аталады, сондықтан мұндай тепе-теңдік константасын К_г деп белгілейді: К_г теңдеуіне судың (артық алған) концентрациясын кіргізбейді

в) Кез келген әлсіз электролит ерітіндісінде электролиттік диссоциация процесі негізінде диссоциацияға қатыспаған молекулалар мен иондардың арасында гомогенді химиялық тепе-теңдік орнайды. Осындай процестің тепе-теңдік константасы электролиттік диссициация константасы К_Д деп аталады.

д) Кез келген аз еритін қосылыстың қаныққан ерітіндісінде осы қосылыстың кристалдық торында орналасқан иондар мен осы заттың азғантай ғана еріген ерітіндісінде пайда болған иондардың арасында гетерогенді химиялық тепе-теңдік орнайды. Осындай процестің тепе-теңдік константасы ерігіштік көбейтіндісі ЕК деп аталады. Қатты фазадағы ВаSO₄ концентрациясын әсер етуші массалар заңының теңдеуіне кіргізбейді

К_с = [Н⁺] ∙ [OН^-]

Мысал 3. Белгілі бір температурада

Н_2(г) + Вr_2(г) 2НВr_(г)

Реакциясының тепе-теңдік костантасы 1 тең. Реакцияға түсуші заттардың бастапқы концентрациялары 1 моль Н₂ және 2 моль Вr₂ болса, тепе-теңдік жағдайындағы қоспаның (Н₂, Вr₂, НВr) сандық құрамы қандай?

Шығарылуы. Тепе-теңдік константасын жазамыз:

Тепе-теңдік константасы арқылы әрекеттесуші заттардың тепе-теңдік жағдайдағы концентрациясын анықтауымыз керек. Реакция теңдеуі бойынша 1 моль сутек 1 моль броммен әрекеттескенде 2 моль бромсутек түзіледі. Егер тепе-теңдік орнағанша х моль сутек реакцияға түссе, заттардың қоспадағы тепе-теңдік концентрациялары:

[H₂] = (1 – x) моль

[Br₂] = (2 – x) моль

[HBr] = 2x моль

Осы шамаларды тепе-теңдік константасының теңдеуіне қойсақ,

квадрат теңдеуді шешкенімізде

(Екінші тұнба теріс сан болғандықтан есепке алынбайды)

υ(Н₂) = (1 – 0,45) = 0,55 моль υ(НBr) = 2 ∙ 0,45 = 0,90 моль

υ(Br₂) = (2 – 0,45) = 1,55 моль

Мысал 4. 2NO₂ N₂O₄ реакциясының (25⁰С) тепе-теңдік константасын анықтаңыз.

Шығарылуы. Тепе-теңдік константасымен реакция нәтижесінде жүйедегі изобара-изотермиялық потенциалдың өзгеруінің арасындағы байланыс

∆G_{реакция} = -RTlnK теңдеуімен өрнектеледі.

Мұндағы R – универсал газ тұрақтысы; Т – жүйенің температурасы

Т = 273+25 = 298 К болғандықтан, ∆G = ∆G⁰₂₉₈

Кестеге қарап ∆G_{реакция} есептейміз:

∆G <∆G_{реакция} = ∆G⁰₂₉₈ (N₂O₄) – 2∆G⁰₂₉₈(NO) = (1∙98,3 – 2∙51,8) = 5,3 кДж/моль

Ондық логарифмға көшсек: -RTlnK = -RTlgK,

Мысал 5. Ле-Шателье принципі бойынша мына реакцияның 2SO_2(г)+O₂ 2SO_3(г) тепе-теңдігінің тіке бағытта өзгеруінің жолдарын табу керек. ∆Н_р = -284,2 кДж/моль.

Шығарылуы: а) Тепе-теңдікті оң жаққа қарай ығыстыру үшін SO₂, O₂ реагенттерінің концентрациясын өсіру керек немесе SO₃ өнімінің концентрациясын азайту керек.

ә) 2SO_2(г)^- + O₂ 2SO_3(г)

3 моль 2моль

Тепе-теңдікті оң жаққа қарай ығыстыру үшін, тепе-теңдік жүйедегі қысымды өсіру керек.

б) Тіке реакция экзотермиялық (∆Н<0), сондықтан реакция осы бағытта жүру үшін температураны төмендету керек.

в) Химиялық тепе-теңдікке катализатор әсер етпейді.

1. Берілген реакциялар үшін (газ фазасында) химиялық тепе-теңдік константасының өрнегін жазыңыз.

1) 2СО + О₂ 2СО₂ 4) N₂O₄ 2NO₂

2) CO + SO₃ SO₂ + CO₂ 5) 4HCl + O₂ 2H₂O + 2Cl₂

3) H₂ + I₂ 2HI 6) N₂ +3H₂ 2NH₃

2. Берілген гетерогендік реакциялар үшін тепе-теңдік константасының өрнегін жазыңыз.

1) С_(қ) + СО₂ 2СО

2) Ғе₃О_4(қ) + 4Н₂ 3Ғе_(қ) + 4Н₂О_(г)

3) C_қ + 2H₂ CH₄

4) S_(c) + O₂ SO₂

3. Фосгеннің бастапқы концентрациясы [COCl₂]₀ = 2,2 моль/л, көміртек (ІІ) оксидінің тепе-теңдік концентрациясы [CO]_т.т. = 0,2 моль/л болған жағдайдағы

COCl₂ CO + Cl₂

реакциясының тепе-теңдік константасын анықтаңыз. Жауабы: К_т.т. = 0,02 моль/л.

4. Тұрақты температурада жабық ыдыста

CO + Cl₂ COCl₂ реакциясы жүргізілген

Реакцияға түсуші заттардың әрқайсысының мөлшері 1 моль, ал тепе-теңдік кезіндегі СО мөлшері 0,5 моль болған. Реакция барысында қысым бастапқыға қарағанда қанша өзгереді? Тепе-теңдік константасын табыңыз. Жауабы: 1,3 есе, К=2.

5. Берілген 2HI H₂+I₂ реакциясындағы иодсутектің бастапқы концентрациясы [HI]_o= 2,6моль/л, тепе-теңдік концентрациясы [HI]_т.т.=2,0моль/л, ([H₂]_o=0, [I₂]_o=0) болған жағдайдағы реакцияның тепе-теңдік константасын есептеңіз. Жауабы: К_т.т.=0,0225.