Repetition inför delförhör 2 - Åbo...
Transcript of Repetition inför delförhör 2 - Åbo...
Kapitel 1
Innehåll
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Kapitel 12 Kemisk kinetikKapitel 13 Kemisk jämviktKapitel 14 Syror och baserKapitel 15 Syra-basjämvikterKapitel 16 LöslighetsjämvikterKapitel 17 Kemisk drivkraftKapitel 18 Redoxjämvikter
Kapitel 12
Vatten, ett lösningsmedel
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Kemisk kinetik
Return to TOC
Definition
• Området inom kemi som berör reaktionshastigheter
Kapitel 12
Vatten, ett lösningsmedel
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Kemisk kinetik
Return to TOC
2BrNO ⇌ 2NO + Br2
Kapitel 12
Vatten, ett lösningsmedel
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Kemisk kinetik
Return to TOC
Hastighetsuttryck
• Rate = k[NO2]n
• k = hastighetskonstant• n = reaktionsordning
Kapitel 12
Vatten, ett lösningsmedel
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Kemisk kinetik
Return to TOC
Arrhenius ekvation
k = A·e-Ea/RT
k = hastighetskonstantenA = frekvensfaktorEa = aktiveringsenergiR = gaskonstantenT = temperatur
Kapitel 12
Vatten, ett lösningsmedel
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Kemisk kinetik
Return to TOC
Reaktionen 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g) studerades vid flera temperaturer och följande värden på hastigahetskonstanten k erhölls:
k(s-1) T(oC)2.0 x 10-5 207.3 x 10-5 30 Beräkna aktiverings-2.7 x 10-4 40 energin Ea
9.1 x 10-4 502.9 x 10-3 60
Övning
Kapitel 13
Kemisk jämvikt
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Koncentrationsprofil för H2O(g) + CO(g) ⇌ H2(g) + CO2(g)
Jämvikt
Tid
Kon
cent
ratio
n
&
&
Kapitel 13
Kemisk jämvikt
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
• För den allmänna reaktionenjA + kB ⇌ lC + mD
• kan massverkans lag skrivas med hjälp av jämviktsuttrycket:
• där [X] är koncentrationen av ett löst ämne och K är jämviktskonstanten
Kl m
j k=C DA B
Massverkans lag (Guldberg & Waage 1864)
Kapitel 13
Kemisk jämvikt
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
[ ][ ] [ ]322
23
HNNHK⋅
=( )
( ) ( )322
23
HpNpNHpKp ⋅
=
• För reaktionen: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
• Kp = K(RT)Δn
– Δn = differensen mellan de stökiometriska koefficienterna i jämviktsreaktionen (gaser)
– R = 0,08206 atm·l/(mol·K)
Gaskoncentrationer kan anges i mol/l och i atm
Kapitel 13
Kemisk jämvikt
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
LLösandet av jämviktsproblem
1. Balansera reaktionslikheten.2. Teckna jämviktsuttrycket.3. Lista begynnelsekoncentrationerna.4. Beräkna Q och bestäm reaktionsriktningen.5. Definiera jämviktskoncentrationerna (med x).6. Inför koncentrationerna i jämviktsuttrycket 7. Bestäm jämviktskoncentrationerna ur
definitionen med x8. Kontrollera resultatet genom att beräkna K.
Kapitel 13
Kemisk jämvikt
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Vätgas och jodgas reagerar till gasformig vätejodid, Kp = 1.00 · 102. Till en början är– p(H2) = 1.000 · 10-2 atm,– p(I2) = 5.000 · 10-3 atm och– p(HI) = 5.000 · 10-1 atm.
Beräkna jämviktspartialtrycket för varje species.
Övning
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
HA(aq) + H2O(l) ⇌ A−(aq) + H3O+(aq)syra bas konj.bas konj.syra
• konjugerad bas: det som kvarstår av syramolekylen efter att den dissocierat.
• konjugerad syra: bildas när en proton överförs till basen.
Konjugerade syra-baspar
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
HA(aq) + H2O(l) ⇌ A−(aq) + H3O+(aq)
Ka3H O AHA
H AHA
= =+ − + −
Syrakonstanten (Ka)
Kapitel 14
Syror och baser
Return to TOC
Grafisk representation av olika syrors styrka
Stark syra• fullständigt dissocierad
Svag syra• delvis dissocierad
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Svaga syror
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Vattnets autoprotolys
• Vatten är en amfotär förening (den kan fungera både som en syra och en bas).
H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH−
syra bas konj.syra konj.bas
Kw = [H3O+] × [OH−] = 1 × 10−14 vid 25°C
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
• pH = −log[H+]• pH i vatten antar värden typiskt mellan 0 och 14.• Kw = 1.00 × 10−14 = [H+] [OH−]• pKw = 14.00 = pH + pOH• Då pH stiger, sjunker pOH (summan = 14.00).• I neutralt vatten är [H+] = [OH−] = 1.00 × 10−7
• pH = 7; neutral. pH > 7; basisk, pH < 7; sur
pH-skalan
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Beräkna pH för en lösning
1. Lista upp de viktigaste molekylerna och jonerna i lösningen
2. Notera vilka ämnena som kan producera H+ (eller OH¯)och skriv ner reaktionslikheterna.
3. Avgör på basen av Ka den dominerande H+ donatorn vid jämvikt.
4. Skriv upp jämviktsuttrycket för den dominerande jämvikten.
5. Lista utgångskoncentrationerna i den dominerande jämvikten.
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
6. Avgör förändringen från utgångssituationen till jämvikt (som “x”).
7. Teckna jämviktskoncentrationerna som funktionav förändringen (x).
8. För in jämviktskoncentrationerna i jämviktsuttrycket.9. Bestäm x ur andragradsekvationen (alt. bestäm x den
“enkla vägen” och verifiera lösningen m.h.a. 5% regeln).10.Beräkna [H+] och pH ur jämviktsdefinitionen
Beräkna pH för en lösning (forts)
Kapitel 14
Syror och baser
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Beräkna pH för en 0.100 M vattenlösning av HOCl(aq) (vätehypoklorit/underklorsyrlighet)
Ka = 3.5 x 10-8
Övning
Kapitel 15
Syra-basjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Effekten av en gemensam jon
• Förskjuter jämviktstillståndet genom tillsatts av en jon som ingår i ett jämviktssystem.
• En direkt tillämpning av Le Châteliers princip.• Innebär en förskjutning av jämvikten då man
adderar en jon som deltar i jämviktsreaktionen.
HF(aq) ⇌ H+(aq) + F−(aq)
Tillsats av NaF(s) förskjuter jämvikten
Kapitel 15
Syra-basjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
En buffrad lösning
• motstår en förändring av sitt pH när antingen H+
eller OH¯ tillsätts.• En liter 0.50 M CH3COOH + 0.50 M CH3COONa
i samma lösning utgör en buffrad lösning medpH = 4.74
• En tillsats av 0.010 mol fast NaOH höjer lösningens pH till 4.76, en minimal förhöjning.
Kapitel 15
Syra-basjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
a) Beräkna pH för en vattenlösning med 1.0 M HF.
b) Beräkna pH för en vattenlösning med 1.0 M HF och 1.0 M NaF.
Ka, HF = 7.2 x 10-4
Övning
Kapitel 16
Löslighetsjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Löslighetsjämvikter
• För fasta jonföreningar som delvis löser sig i
vatten (begränsad löslighet).
Bi2S3(s) ⇌ 2Bi3+(aq) + 3S2−(aq)
• Ksp = löslighetsprodukt
Ksp = [Bi3+]2[S2−]3
Kapitel 16
Löslighetsjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Löslighetsprodukt
• Löslighetsprodukten (Ksp) är en jämviktskonstant som har ett värde för en given reaktion vid en viss temperatur.
• Lösligheten uttryckt i M eller g/l är bara en jämviktsposition.
Bi2S3(s) ⇌ 2Bi3+(aq) + 3S2–(aq)2 33+ 2
sp = Bi S −⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦K
Kapitel 16
Löslighetsjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Löslighetsprodukter vid 25°C
Kapitel 16
Löslighetsjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Övning
Beräkna lösligheten för silverklorid i vatten. Ksp = 1.6 × 10–10
1.3×10-5 MBeräkna lösligheten för silverfosfat i vatten.
Ksp = 1.8 × 10–18
1.6×10-5 M
Kapitel 17
Kemisk drivkraft
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Termodynamikens andra lag
• Drivkraften för en spontan process är en ökning i universums totala entropi.
ΔSuniversum = ΔSsystem + ΔSomgivning
Kapitel 17
Kemisk drivkraft
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Fri energi, G
ΔG = ΔH − TΔS(ur systemets synvinkel)
• En process (vid konstant T, P) är spontant i den riktning dit den fria energin minskar:
−ΔG motsvarar +ΔSuniv
Kapitel 17
Kemisk drivkraft
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Övning
• Vid vilken temperatur vid 1 atm blir nedanstående process spontan dåΔH° = 31.0 kJ/mol och ΔS° = 93.0 J/K·mol?
Br2(l) → Br2(g)
• Vad kallas denna temperatur?
Kapitel 18
The Mole Redoxjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Elektrokemi
• Läran om sambandet mellan kemisk och elektrisk energi
Kapitel 18
The Mole Redoxjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Galvanisk cell och elektrolys
• Galvanisk cell • Elektrolys
katod anodkatodanod
Kapitel 18
The Mole Redoxjämvikter
Copyright © Cengage Learning. All rights reserved
Return to TOC
Halvreaktioner
• Redox-reaktionen delas upp i två halvreaktioner, en för oxidationen en för reduktionen.
8H+ + MnO4− + 5Fe2+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
• Reduktion: 8H+ + MnO4− + 5e− → Mn2+ + 4H2O
• Oxidation: 5Fe2+ → 5Fe3+ + 5e−