Билет 28.
1. Положение химического равновесия зависит от следующих парамктров реакции: температуры, давления и концентрации. Современная формулировка принципа Ле-Шателье такова:
| Если на систему,находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то система перейдет в другое состояние так, чтобы уменьшить эффект внешнего воздействия. |
1. Влияние температуры. В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое - эндотермическому.
N2 + 3H2  2NH3 + Q
|
Прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция - эндотермическая. Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам:
| При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции. |
2. Влияние давления. Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переоходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.
Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам:
| При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом |
Таким образом, при переходе от исходных веществ к продуктам объем газов уменьшился вдвое. Значит, при повышении давления равновесие смещается в сторону образования NH3, о чем свидетельствуют следующие данные для реакции синтеза аммиака при 400 0С:
| давление, МПа | 0,1 | |||||
| объемная доля NH3, % | 0,4 |
3. Влияние концентрации. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:
| При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ. |
2. Если два различных металла погрузить в раствор электролита, то между ними возникает электрическое напряжение. Такая схема:
Металл 1 ⁄ Раствор электролита ⁄ Металл 2
называется гальваническим элементом.
Возникновение разности потенциалов между обоими металлическими электродами объясняется различной склонностью металлов отдавать катионы в раствор электролита. У поверхности каждого из электродов возникает двойной электрический слой, который оказывает противодействие дальнейшему переходу катионов в раствор. Если оба металла соединить металлическим проводником, то вследствие электропроводимости раствора получается замкнутая электрическая цепь.
В этой цепи поток электронов будет перемещаться от менее благородного металла через внешний участок цепи к более благородному металлу. В результате в замкнутой гальванической цепи возникает электрический ток. Каждый гальванический элемент состоит из двух электродов один из которых является поставщиком электронов, а другой их принимает. При этом на одном электроде возникает избыток электронов, а на другом - недостаток. Электрод с избытком электронов называют отрицательным полюсом гальванического элемента, или анодом, а электрод с недостатком электронов - положительным полюсом, или катодом.
Концентрационные гальванические элементы состоят из двух одинаковых электродов, у которых различаются активности одного или нескольких участников электродного процессов. Они генерируют электрическую энергию за счет выравнивания химических потенциалов веществ в растворах. Существуют следующие концентрационные гальванические элементы:
- элементы с различной активностью иона в растворах электролита катодного и анодного пространств, например никелевый концентрационный гальванический элемент (-)Ni | Ni2+ | | Ni 2+ | Ni (+)
а1Ni2+ < а2Ni2+
уравнение Нернста для расчета ЭДС такого элемента имеет вид
Е = (RТ / 2F) ln (а2Ni2+ /а1Ni2+), где а1Ni2+ и а2Ni2+ активности катионов никеля в анодном и катодном пространствах соответственно.
Уравнения электродных процессов
(-) А: Ni → Ni2+ + 2е
(+) К: Ni2+ +2е →Ni
- элементы с одним раствором электролита, у которого различаются активности металла в составе сплавов катода и анода или давление газа в газовых полуэлементах, например амальгамный концентрационный элемент:
(-) Сd (Нg) | Сd SО4 | Сd (Нg) (+)
а1 Сd (Нg) > а2 Сd (Нg)
и водородный концентрационный элемент
(-) Рt, Н2 | Н+ | Н2, Рt (+)
р1Н2 > р 2Н2
уравнение Нернста для расчета ЭДС такого элемента имеет вид
Е = (RТ / 2F) ln (а1Сd (Нg) / а2 Сd (Нg)), где а1Сd (Нg) и а2 Сd (Нg) активности кадмия в
амальгамах анода и катода
Вычислить температуру замерзания раствора, содержащего 30 г
