ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА СОСТОЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

После изменения внешних условий состояние химического равновесия нарушается, т.к. скорости прямой и обратной реакций в разной степени зависят от этих изменений. Происходит сдвиг равновесия в сторону прямой (вправо) или обратной (влево) реакции, после чего в системе установится новое состояние равновесия, при котором равновесные концентрации реагентов будут отличны от предыдущих.

В качественной форме, направление смещения равновесия можно определить, пользуясь принципом Ле Шателье: «Если на систему (реакцию), находящуюся в состоянии равновесия оказать какое-либо внешнее воздействие, то равновесие сместится в том направлении, при котором это воздействие уменьшается». Иными словами равновесная система стремится сохранить старое состояние равновесия и противодействует внешнему воздействию.

К наиболее очевидным факторам, способным повлиять на состояние химического равновесия, относятся температура и концентрация реагентов. Для реакций, протекающих с участием газов при постоянной температуре, дополнительным фактором является давление, т.к. его изменение приводит к изменению объема и, следовательно, к изменению концентрации газовых реагентов, причем в разной степени для исходных веществ и продуктов реакции. Рассмотрим влияние этих факторов на смещение равновесия в системе:

N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г) , DН_хр< 0 (I)

1. Влияние давления.

При повышении давления равновесие в системе смещается в сторону меньшего количества молей газообразных веществ. В данной системе произойдет смещение равновесия вправо, т.е. в сторону прямой реакции.

И наоборот, при уменьшении давления равновесие в системе смещается в сторону большего количества молей газообразных веществ. В данной системе произойдет смещение равновесия влево, т.е. в сторону обратной реакции.

При изменении давления в системе не произойдет смещения равновесия, если количество моль газообразных веществ в ходе реакции не изменяется.

2. Влияние концентрации реагентов.

Изменение концентрации одного или нескольких реагентов в равновесной смеси приведет к смещению равновесия, причем увеличение концентрации исходных веществ сдвигает равновесие вправо, что увеличивает выход продуктов. К такому же эффекту приводит отвод продуктов из равновесной смеси (например, сжижение аммиака и откачка его из реактора). Увеличение концентрации продуктов реакции или уменьшение концентрации исходных веществ вызывает смещение равновесия влево, т.е. в сторону исходных веществ.

3. Влияние температуры.

По отношению к обратимым химическим процессам повышение температуры вызывает сдвиг равновесия в сторону реакции, протекающей с поглощением тепла (эндотермической реакции), понижение температуры – в сторону реакции, протекающей с выделением тепла (экзотермической реакции).

Константа равновесия реакции связана со стандартным изменением свободной энергии Гиббса соотношением DG⁰_х.р. = - RT lnK_p, а DG⁰_х.р. = DН⁰_х.р. - Т∙DS⁰_х.р. Тогда lnK_p = lnK_p =

Для реакции (I), протекающей с выделением тепла (DН_хр<0), увеличение температуры приведет к уменьшению К_р. Это значит, что количество продуктов реакции уменьшится, а количество исходных веществ увеличится, т.е. равновесие сместится влево, т.к. обратная реакция протекает с поглощением тепла. И наоборот, для реакции, протекающей с поглощением тепла (DН_хр>0), при увеличении температуры К_р увеличится, т.е. равновесие сместится вправо (в сторону эндотермической реакции).

Таким образом, при увеличении температуры константа равновесия эндотермической реакции (DН_хр>0) увеличивается, а зкзотермической реакции (DН_хр<0) – уменьшается.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 1

Как изменится скорость прямой реакции (Т=const) 2SO_2(г) + O_2(г) ⇄ 2SO_3(г) при увеличении общего давления в реакционном сосуде в три раза?

Решение. Из уравнения Клапейрона–Менделеева следует, что p = n/V∙RT = CRT, где С - концентрация в моль/л. Согласно закону действующих масс скорость прямой реакции до повышения давления = [SO₂]²[O₂]. После повышения давления в 3 раза концентрация всех газовых компонентов возрастет также в 3 раза, при этом константа скорости реакции останется неизменной, т.к. она не зависит от концентрации реагирующих веществ.

Уравнение скорости прямой реакции будет иметь следующий вид: = [3SO₂]²[3O₂] = 27 [SO₂]²[O₂]. Таким образом, скорость прямой реакции возрастет в 27 раз.

Задача 2

Для реакции 2NO_2(г) ⇄ 2NO_(г) + O_2(г) константа скорости прямой реакции при 600К равна 83,9 л/моль∙с, а при 645К она составляет 407л/моль∙с. Рассчитать энергию активации этого процесса.

Решение. Константа скорости реакции связана с энергией активации уравнением Аррениуса

в котором предэкспоненциальный множитель А₀ и энергия активации Е_а считаются независимыми от температуры. Перейдя к десятичным логарифмам и прологарифмировав уравнение, получим lgk = + lgA₀. Запишем это уравнение для двух температур lgk₁ = + lgA₀ ; lgk₂ = + lgA₀ . Вычитая из второго уравнения первое и решая относительно энергии активации, получим E_a = lg . Подставляя численные значения величин в это уравнение, получим

Е_а= lg = 113,2 кДж/моль.

Задача 3

При 500⁰С равновесие реакции N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г) установилось при следующих концентрациях (моль/л) реагентов: [N₂] = 1,8; [H₂] = 7,4; [NH₃] = 0,4. Определить: а) исходные концентрации азота и водорода; б) давление в реакционном сосуде в начальный момент и в момент наступления равновесия.

Решение. Обозначим исходные концентрации веществ как [N₂]_исх, [H₂]_исх. Часть исходных веществ, прореагировавших к моменту наступления равновесия как [N₂]_изр, [H₂]_изр, а равновесные концентрации как [N₂]_равн, [H₂]_равн, [NH₃]_равн. В начальный момент времени в реакционной смеси присутствуют только азот и водород в начальных концентрациях. В процессе реакции их концентрации убывают, а концентрация аммиака увеличивается. После установления равновесия (когда скорости прямой и обратной реакций равны) в равновесной смеси присутствуют не успевшие прореагировать азот и водород и успевший

образоваться аммиак, таким образом равновесные концентрации исходных веществ будут равны разности между их исходными концентрациями и тем количеством, которое прореагировало к моменту равновесия

[N₂]_равн = [N₂]_исх - [N₂]_изр; [H₂]_равн = [H₂]_исх - [H₂]_изр. Равновесные концентрации всех веществ даны в условии задачи, остается определить количества азота и водорода прореагировавших к моменту равновесия. Из уравнения реакции следует, что на каждые 2 моля образовавшегося аммиака затрачивается 1 моль азота и три моля водорода. По условию задачи к моменту равновесия успело образоваться 0,4 моля аммиака. Для этого потребовалось:

из 3 молей [H₂] образуется 2 моля [NH₃], а

из Х молей [H₂] образуется 0,4 моля [NH₃],

откуда Х = = 0,6 моля = [H₂]_изр.

Аналогично находим, что к моменту равновесия израсходовалось [N₂]_изр = = 0,2 моля.

Рассчитаем исходные концентрации веществ

[N₂]_исх = [N₂]_равн + [N₂]_изр = 1,8 + 0,2 = 2,0 моль/л; [H₂]_исх = [H₂]_равн + [H₂]_изр = 7,4 + 0,6 = 8,0 моль/л.

Для решения этой задачи удобно составить схему:

N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2 NH_{3 (г)}

С_исх 2,0 8,0 0

С_изр 0,2 0,6 0

С_равн 1,8 7,4 0,4

С помощью этой схемы можно сделать любые расчеты, учитывая условия задачи.

б) Согласно условию, Т = 500 + 273 = 773К, V= 1л. Исходное число молей реагентов n_нач = n_нач [N₂] + n_нач[H₂] = 2 + 8 = 10 молей. В состоянии равновесия число молей газов будет равно n_равн = n_равн [H₂] + n_равн[N₂] + n_равн [NH₃] = 7,4 + 1,8 + 0,4 = 9,6 моль.

Подставляя полученные значения в уравнение ( P = CRT) рассчитаем давление газовой смеси в начальный момент и в момент равновесия (R=8,31Дж/моль∙К=0,082 л∙атм/моль∙град).

Р_нач = 10∙0,082∙773 = 633,86 атм

Р_равн = 9,6∙0,082∙773 = 608,5 атм

Очевидно, что давление к моменту равновесия уменьшилось, т.к. реакция идет с убылью числа молей газов.

Задача 4

При 25⁰С для реакции 1) SO_2(г) + 1/2O_2(г) ⇄ SO_3(г) = 1,7∙10¹². Рассчитать К_р и К_с при этой температуре для реакции 2) 2SO_3(г) ⇄ 2SO_2(г) + O_2(г)

Решение. Согласно закону действующих масс для реакции 1) выражение константы химического равновесия будет иметь вид:

= , а для реакции 2) = . Нетрудно получить, что между и существует связь в виде

= . Подставляя численные значения, получим: = = 0,345∙10^-24.

Известно, что а) К_р = К_с (RT) ^Dn , где Dn = ån_прод. - ån_{исх.веществ} –изменение числа молей газообразных веществ в ходе реакции. Для реакции 2) Dn = (2+1) – 2 =1. Подставляя в ур.а) Т= 298К, R=0,082 л∙атм/моль∙К, получим

К_С = = 1,4∙10^-26.

Задача 5

Для реакции CO_(г) + Cl_2(г) ⇄ COCl_2(г) вычислить константу равновесия К_р, используя табличные значения термодинамических функций при стандартных условиях. По значению величины К_р ответить на вопрос: исходные вещества или продукты реакции преобладают в равновесной смеси?

Решение. Константа равновесия реакции связана со стандартным изменением свободной энергии Гиббса соотношением DG⁰_х.р. = - 2,303RT lgK_p (1). В свою очередь, DG⁰_х.р. (химической реакции) можно рассчитать по изменению стандартных величин энтальпии и энтропии в ходе этой реакции DG⁰_х.р. = DН⁰_х.р. - Т∙DS⁰_х.р. ∙10^-3 (2). Значения DН⁰_х.р. и DS⁰_х.р. вычисляют по первому следствию из закона Гесса, используя табличные значения стандартных энтальпий образования и энтропий веществ DН⁰_х.р. = å(DН⁰₂₉₈)_кон - å(DН⁰₂₉₈)_исх и DS⁰_х.р. = å(DS⁰₂₉₈)_кон - å(DS⁰₂₉₈)_исх. Значения DН⁰₂₉₈ и S⁰₂₉₈ веществ, участвующих в реакции приведены в таблице.

DН⁰_х.р. = DН⁰₂₉₈ (COCl₂) - DН⁰₂₉₈(Cl₂) - DН⁰₂₉₈(CO) =

-220,3 – 0 – (-110,6) = -109,7кДж

DS⁰_хр= S⁰₂₉₈(COCl₂) - S⁰₂₉₈(Cl₂) - S⁰₂₉₈(CO) = 283,9 – 222,9 – 197,7 = -136,7 Дж/К

DG⁰_хр = -109,7 – 298 ∙(-136,7)∙10^-3 = -69,3 кДж

Из уравнения (1) следует

lgK_p= = - = 12,13 К_р= 10^12,13, т.к. К_р>>1, то при Т=298К в равновесной смеси будут преобладать продукты реакции.

Задача 6

При некоторой температуре константа равновесия реакции H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г) равна 50. Рассчитать равновесные концентрации веществ, если исходные концентрации водорода и йода были соответственно 0,6 и 0,8 моль/л.

Решение. Предположим, что к моменту равновесия прореагировало x молей водорода и, значит, х молей йода.

Тогда их равновесные концентрации будут = 0,6 - х моль/л , ₎= 0,8 - х моль/л, а равновесная концентрация йодистого водорода составит = 2х моль/л. Выражение константы равновесия для этой реакции будет К_С = .

Подставляя в него соответствующие выражения, получим 50 = , откуда х² - 1,52х + 0,52 = 0,

х_1,2 = 0,76 ± 0,24, х₁ = 1, х₂ = 0,52.

Первое значение не подходит по смыслу, т.к. уменьшение концентрации не может быть больше, чем исходные концентрации водорода и йода. Поэтому искомое значение х составляет 0,52моль/л. Следовательно, равновесные концентрации веществ будут равны: = 0,6 - 0,52 = 0,08 моль/л, = 0,8 - 0,52 = 0,28 моль/л, = 2∙0,52 = 1,04 моль/л.

Задача 7

Для реакции CaCO_3(тв) ⇄ CaO_(тв) + CO_{2 (г)} при 600⁰С и 700⁰С равновесные парциальные давления CO₂ соответственно равны 0,0024 атм и 0,029 атм. Определить: 1) константы равновесия для данных температур; 2) тепловой эффект реакции при Р = const, считая его постоянным для интервала температур 600-700⁰С.

Решение. 1) Реакция термического разложения карбоната кальция является гетерогенным процессом. Выражение константы равновесия будет = . Следовательно, при указанных температурах константы равновесия будут иметь следующие значения = 0,0024 и = 0,029.

2) Тепловой эффект при Р,Т = const равен изменению энтальпии химической реакции DН⁰_х.р. Для расчета DН⁰_х.р. можно воспользоваться следующим уравнением

DН⁰_х.р. = lg = lg = 176,65 кДж.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

1. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции (реакцию считать элементарной) при изменении давления в n раз?

а) 2C_(тв) + H_2(г) ⇄ C₂H_2(г) м) CO_2(г)+ H_2(г) ⇄ CO_(г) + H₂O_(ж)

б) 2CO_(г) + O_2(г) ⇄ 2CO_2(г) н) N_2(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_(г)

в) 2C_(тв) + O_2(г) ⇄ 2CO_(г) o) H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г)

г) 2NO_(г) + Cl_2(г) ⇄ 2NOCl_(г) п) 2NO_(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_2(г)

д) CO_(г) + H₂O_(г) ⇄ H_2(г) + CO_2(г) р) 2HI_(г) ⇄ H_2(г) + I_2(г)

е) C_(тв) + 2H_2(г) ⇄ CH_4(г) c) C_(тв) + O_2(г) ⇄ CO_2(г)

ж) PCl_5(г) ⇄ PCl_3(г) + Cl_2(г) т) COCl_2(г) ⇄ CO_(г) + Cl_2(г) з)SO₂Cl_2(г) ⇄ SO_2(г) + Cl_2(г) у) 2SO_2(г) + O_2(г) ⇄ 2SO_3(г)

и) N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г) ф) H_2(г) + 1/2O_2(г) ⇄ H₂O_(г)

к) 2CO_2(г) ⇄ O_2(г) +2CO_(г) x) 2NO_(г) + O_2(г) ⇄ N₂O_4(г)

л) CO_(г) + MgO_(тв) ⇄ CO_2(г) + Mg_(тв)

2.Во сколько раз надо увеличить давление в сосуде, чтобы скорость реакции H_2(г) + I_2(г) = 2HI_(г) возросла в 100 раз?

3. Реакция идет по уравнению 2NO_(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_2(г) Начальные концентрации реагирующих веществ были [NO] = 0,8 моль/л; [O₂] = 0,6 моль/л. Как изменится скорость реакции, если концентрацию кислорода увеличить до 0,9 моль/л, а концентрацию оксида азота до 1,2 моль/л (Т=const)?

4. Скорость реакции H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г) при [H₂] = 0,5моль/л и [I₂] = 0,3 моль/л равна 0,018 моль/ л∙мин. Рассчитать константу скорости прямой реакции.

5. Скорость реакции 2NO_(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_2(г) при [NO] = 0,3моль/л; [O₂] = 0,15 моль/л равна 1,2 ∙10^-3 моль/л∙с. Рассчитать константу скорости.

6. Константа скорости реакции образования HI из простых веществ при 781К равна 0,16. Чему равна скорость реакции в начальный момент времени, когда:

а) [I₂] = 0,05 моль/л; [H₂] = 0,09 моль/л; [HI] = 0 моль/л

б) когда успело образоваться 0,04 моль/л HI.

7. Константа скорости реакции 2NO_(г) + O_2(г) ⇄ N₂O_4(г) при некоторой температуре равна 0,5∙10^-3 л² /мол²∙с. Рассчитать скорость реакции:

а) при [NO] = 0,8 моль/л, [O₂] = 0,6 моль/л; [N₂O₄] = 0 моль/л

б) через некоторый промежуток времени, за который прореагировало 0,2 моль/л кислорода.

8. Разложение N₂O на поверхности золота при высоких температурах протекает по уравнению 2N₂O_(г) ⇄ 2N_2(г) + O_2(г). Константа скорости данной реакции равна 5∙10^-4 л∙моль^-1∙ мин^-1 при 1173К. Начальная концентрация [N₂O] = 3,2 моль/л. Определите скорость реакции при заданной температуре в начальный момент времени и в тот момент, когда разложится 25% N₂O.

9. Во сколько раз изменится скорость реакции при повышении температуры с 20 до 100⁰С, если g = 2?

10. Скорость некоторой реакции при охлаждении с 60 до 30⁰С уменьшилась в 8 раз. Рассчитать g.

11. Рассчитать температурный коэффициент реакции, если ее скорость при 120⁰С составляла 5,88 ∙10^-4 моль/л∙мин, а при 170⁰С она была равна 6,70∙10^-2 моль/л∙мин.

12. При увеличении температуры на 60⁰ скорость реакции возросла в 150 раз. Рассчитать температурный коэффициент.

13. При температуре 20⁰С в результате некоторой реакции через 1час накопилось определенное количество продукта. При какой температуре следует вести процесс, чтобы тоже количество продукта накопилось за 10 минут? g = 2,4.

14. На сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? Температурный коэффициент равен 2,7.

15. Во сколько раз увеличится скорость растворения железа в 5%-ной HCl при повышении температуры на 32˚, если температурный коэффициент скорости растворения равен 2,8?

16. Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 45˚ реакция замедлилась в 25 раз.

17. Какой должна быть энергия активации, чтобы скорость реакции увеличилась в 3 раза при возрастании температуры от 300 до 310К?

18. Энергия активации процесса термического разложения йодистого водорода равна 198 кДж/моль. Какая доля молекул обладает достаточной энергией, чтобы вступить в эту реакцию при температуре 500К?

19. Определить энергию активации реакции

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = 2С₆Н₁₂О₆, если константа скорости при

21⁰С равна 4,42∙10^-4, а при 41⁰С = 7,35∙10^-3.

20. Для реакции COCl_2(г) ⇄ CO_(г) + Cl_2(г) константы скорости при 665К и 745К соответственно равны 0,53∙10^-2 и 76,6∙10^-2. Вычислить энергию активации.

21. Константа скорости реакции H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г) при 781К равна 0,16. Энергия активации процесса равна 166,3 кДж/моль. Рассчитать константу скорости этой реакции при 900К. Предэкспоненциальный множитель считать независящим от температуры.

22. Для реакции SO_2(г) + 1/2 O_2(г) ⇄ SO_3(г) энергия активации равна 249,9 кДж/моль. В присутствии платинового катализатора энергия активации снижается до 62,4 кДж/моль.

Во сколько раз изменится скорость реакции в присутствии катализатора при температуре 400⁰С. Предэкспоненциальный множитель считать независящим от температуры.

23.Энергия активации прямого процесса H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г) равна 166,3кДж/моль, а для обратной реакции Е_а = 182,9кДж/моль. Рассчитать DН⁰ химической реакции.

24. Во сколько раз увеличится скорость реакции, если при температуре 500К ее энергия активации, за счет введения в реакционную среду катализатора, уменьшится на а) 4 кДж/моль; б) 8кДж/моль; в) 12кДж/моль; г) 16кДж/моль; д) 20кДж/моль; е) 30кДж/моль; ж) 35кДж/моль; з) 40кДж/моль; и) 45кДж/моль. 25

25. Для следующих обратимых процессов:

а) N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г)

б) H_2(г) + Cl_{2 (г)} ⇄ 2HCl_(г)

в) N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г)

г) CO_(г) + H₂O_(г) ⇄ H_2(г) + CO_2(г)

д) СН_4(г)+ 2О_2(г) ⇄ СО_2(г) + 2Н₂О_(г)

е) C_(тв) + O_2(г) ⇄ CO_2(г)

ж) CO_(г) +NO_2(г) ⇄ CO_2(г) + NO_(г)

з) FeO_(тв)+ CO_(г) ⇄ Fe_(тв)+ CO_2(г)

и) 2NO_(г) + Cl_2(г) ⇄ 2NОCl_(г)

к) COCl_2(г) ⇄ CO_(г) + Cl_2(г)

л) 4HCl_(г) + О_2(г) ⇄ 2H₂O_(г) + 2Cl_2(г)

м) 2C_(тв) + O_2(г) ⇄ 2CO_(г)

н)3CO_(г) + 2H₂O_(г) ⇄ СH₃ОН_(г) + 2CO_{2(г )}

о) SO_2(г) ⇄ S_(ромб) +О_2(г)

п) CO_(г) + Cl_2(г) ⇄ COCl _2(г)

р) CO_(г) + 3H_2(г) ⇄ H₂О_(г) + CН_4(г)

с) Fe₂O_3(тв)+3H_2(г) ⇄ 2Fe_(тв)+ 3H₂O_(г)

т) 2C_(тв) + H_2(г) ⇄ C₂H_2(г)

1) Записать математические выражения констант равновесия К_с и К_р;

2) Вычислить соотношение между К_с и К_р при 25⁰С;

3) Используя таблицы термодинамических величин найти значение К_р.

26. Для реакции N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г) Кр = 0,141 при 25⁰С и Кр = 1,34 при 60⁰С. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН>0 или DН<0).

27. Для реакции SO_2(г) + 1/2O_2(г) ⇄ SO_3(г) Кр = 2,043∙10^-2 при 900⁰С и Кр = 1,062∙10^-2 при 950⁰С. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН>0 или DН<0).

28. По данным значениям констант равновесия найти значения DG⁰ химических реакций.

29. Для реакции N_2(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_(г) Кр = 4,08∙10^-4 при 2000К и Кр=3,60∙10^-3 при 2500К. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН>0 или DН<0).

30. Для реакции Н_2(г) ⇄ 2Н_(г) Кр = 1,52∙10^-7 при 1800К и Кр = 3,10∙10^-6 при 2000К. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН>0 или DН<0).

31. Константа равновесия Кр реакции 2SO_2(г) + O_2(г) ⇄ 2SO_3(г) при 950К равна 1,062∙10^-2 . Вычислите Кс для этой реакции.

32. При 873К константа равновесия Кс реакции CO_(г) + Cl_2(г) ⇄ COCl_2(г) равна 12,12. Вычислите Кр реакции при этой температуре.

33. DG⁰₂₉₈ образования NH₃ равна -16,64 кДж/моль. Вычислите Кр реакции N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г) для данной температуры.

34. Реакция хлорирования монооксида углерода протекает

по схеме: CO_(г) + Cl_2(г) ⇄ COCl_2(г). Исходные концентрации СО и Cl₂ были, соответственно, 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислить концентрации всех веществ в момент времени, когда концентрация хлора стала 0,1 моль/л.

35. Концентрации веществ в реакции CO_(г) + H₂O_(г) ⇄ H_2(г) + CO_2(г) составляли: [CO] = 0,2 моль/л, [H₂O] = 0,4 моль/л, [CO₂] = 0,3 моль/л, [H₂] = 0,1 моль/л. Вычислить концентрации всех веществ в момент, когда прореагировало 40% СО.

36. Исходные концентрации монооксида азота и хлора в системе 2NO_(г) + Cl_2(г) ⇄ 2NОCl_(г) составляют соответственно 0,4моль/л и 0,3моль/л. Вычислить К_с, если при этой температуре к моменту равновесия прореагировало 20% NO. Рассчитать, как при этом изменится давление в реакционном сосуде?

37. Рассчитать константу равновесия К_с реакции

N₂O_{4 (г)} ⇄ 2NO_2(г), если исходная концентрация N₂O₄ равна 0,02 моль/л и к моменту равновесия прореагировало 60% этого количества.

38. Иодистый водород при нагревании диссоциирует по уравнению 2HI _(г) ⇄ H_2(г) + I_2(г) . При некоторой температуре Кс = 1,64. Рассчитать количество HI (в процентах), подвергшееся диссоциации при данной температуре, если его исходная концентрация составляла 4 моль/л.

39. Константа равновесия реакции H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г) при некоторой температуре равна 50. Сколько молей йодистого водорода получится, если нагреть до этой температуры в замкнутом сосуде объемом 1л 0,5 молей водорода и 1 моль иода?

40. При температуре 494⁰С в системе 2NO_(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_2(г) в момент равновесия концентрация кислорода стала 0,1 моль/л, а концентрация двуокиси азота – 0,25 моль/л. Определить исходную концентрацию монооксида азота, если для данной температуры Кс = 2,2.

41. При нагревании смеси CO₂ и H₂ в закрытом сосуде

установилось равновесие CO_{2 (г)}+ H_{2 (г)} ⇄ CO_(г) + H₂O_(г). При Т= 1123К Кс = 1. Сколько молей диоксида углерода надо взять на 1 моль водорода, чтобы 70% последнего превратилось в воду?

42. Вычислить степень диссоциации (a) молекулярного хлора на атомы Cl_2(г) ⇄ 2Cl_(г), если Кс = 4,2∙10^-4 , а исходная концентрация молекулярного хлора составляла 0,5 моль/л.

43. При 250⁰С для процесса PCl_{5 (г)} ⇄ PCl_3(г) + Cl_2(г) Кс = 0,041. Сколько молей PCl₅ при этой температуре было помещено в литровый сосуд, если в момент равновесия концентрация хлора была 0,1 моль/л.

44. Константа равновесия реакции H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI _(г) при 445⁰С равна 50. Сколько молей Н₂ надо взять на 1 моль I₂, чтобы 90% иода превратилось в HI?

45. Общее давление газов в системе 1 атм. Определить объемный процент содержания монооксида углерода в момент равновесия для реакции FeO_(тв) + CO_(г) ⇄ Fe_(тв) + CO_2(г), если при Т=1273К К_р= 0,4.

46.Исходные концентрации азота и водорода в системе: N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} ⇄ 2NH_3(г) были [N₂] = 2 моль/л, [H₂]= 8 моль/л. К моменту наступления равновесия прореагировало 10% исходного количества азота. Вычислить давление газовой смеси в момент равновесия при 500⁰С.

47. При 63⁰С К_р= 1,27 для реакции N₂O_{4 (г)} ⇄ 2NO_2(г). Определить равновесные парциальные давления газов, если общее давление в состоянии равновесия было 1атм.

48. Как изменится давление к моменту наступления равновесия в системе N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г) при постоянной температуре, если исходная концентрация N₂O₄ составляла 2 моль/л, и к моменту наступления состояния равновесия прореагировало 25% от первоначального его количества?

49. При каком общем давлении должна находиться равновесная система PCl_5(г) ⇄ PCl_3(г) + Cl_2(г), чтобы парциальное давление PCl₅ при 250^оС было равно 1атм. К_р = 1,78.

50. Для реакции C_(гр) + 2H_2(г) ⇄ CH_4(г) К_с = 21,85 при

1000К. Рассчитать общее давление в состоянии равновесия, когда при Т = 1000К в сосуде емкостью 1л образовалось 0,1 моль метана.

51. Вычислить равновесные концентрации веществ в обратимой химической реакции CO_(г) + H₂O_(г) ⇄ H_2(г) + CO_2(г), для которой Кс=1(Т=850⁰С), если исходные концентрации веществ составляли: [CO] = 2 моль/л, [H₂O]=3 моль/л.

52. Вычислить константы равновесия (Кр) реакций: а) C_(гр) + O_2(г) ⇄ CO_2(г); б) C_(гр) + СO_2(г) ⇄ 2CO_(г), в которых парциальные давления СО₂ в момент равновесия составляют 0,2 атм, а общее давление газов =1 атм. (для каждого случая отдельно).

53.В начальный момент протекания реакции

N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} ⇄ 2 NH_{3 (г)}

концентрации были равны: [N₂] =1,5 моль/л; [H₂] = 2,5 моль/л; [NH₃] = 0 моль/л. Каковы концентрации азота и водорода при [NH₃] = 0,5 моль/л?

54. Концентрации веществ в реакции CO_(г) + H₂O_(г) ⇄ H_2(г) + CO_2(г) были: [CO] = 0,05 моль/л; [H₂O] = 0,06 моль/л; [H₂] = 0,2 моль/л; [CO₂] = 0,4 моль/л. Вычислите концентрации всех участвующих в реакции веществ после того, как прореагировало 60% H₂O.

55. Реакция протекает по уравнению

4HCl_(г) + О_2(г) ⇄ 2H₂O_(г) + 2Cl_2(г). Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ стали [HCl] = 0,85 моль/л; [O₂] = 0,44 моль/л; [Cl₂] = 0,30 моль/л. Какими были концентрации HCl и O₂ в начале реакции?

56. Константа равновесия реакции N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2 NH_3(г) Кс=0,1 при 673К. Равновесные концентрации [H₂] = 0,6 моль/л; [NH₃] = 0,18 моль/л. Вычислить начальную и равновесную концентрации азота.

57. Равновесные концентрации участников реакции CO_(г) + H₂O _(г) ⇄ H_{2 (г)} + CO_{2 (г)} были: [CO] = 0,02 моль/л; [H₂O] = 0,32 моль/л; [H₂] = 0,08 моль/л; [CO₂] = 0,08 моль/л.

Какими станут равновесные концентрации всех компонентов после сдвига равновесия, вызванного увеличением концентрации СО в 2 раза?

58. Имеется система, в которой протекает реакция Ag₂O _(тв) ⇄ 2Ag_(тв) + 1/2O_2(г) DН⁰₂₉₈ = 32,2 кДж. Как скажется на концентрации кислорода над поверхностью твердой фазы: а) введение дополнительного количества Ag₂O; б) повышение температуры?

59. Для реакции 3Fe_(тв) + 4H₂O_(г) ⇄ Fe₃O_4(тв) + 4H_2(г) DН⁰₂₉₈ = -148,4кДж. Указать, как будет сказываться на концентрации водорода в равновесной смеси: а) повышение температуры; б) увеличение общего давления; в) увеличение весового количества железа; г) введение дополнительного количества водяного пара; д) как соотносятся энергии активации прямого и обратного процесса?

60. Дана обратимая реакция: 4HCl_(г) + O_2(г) ⇄ 2H₂O_(г) + 2Cl_2(г) DН⁰₂₉₈= -112,24 кДж. Как повлияют на равновесную концентрацию хлора следующие изменения:

а) повышение температуры; б) увеличение общего давления; в) увеличение концентрации кислорода; г) увеличение объема реакционного сосуда; д) введение катализатора.

61. Для реакции CaCO_3(тв) ⇄ CaO_(тв) + CO_2(г) DН⁰₂₉₈=176,04 кДж. Указать, как повлияют на равновесную концентрацию диоксида углерода следующие изменения: а) понижение температуры; б) увеличение весового количества карбоната кальция; г) введение катализатора; д) измельчение имеющегося количества карбоната кальция?

62. Для обратимой реакции SO_2(г) + 1/2O_2(г) ⇄ SO_3(г) DН⁰₂₉₈ = -95,6 кДж ответить на вопросы: а) что можно сказать о соотношении энергий активации прямого и обратного процессов; б) как скажется на концентрации диоксида серы введение дополнительного количества кислорода; в) изменится ли концентрация триоксида серы при увеличении общего давления (Т=const); г) как изменится концентрация

кислорода при повышении температуры; д) куда сместится равновесие при увеличении объема реакционного сосуда; е) скажется ли на равновесной концентрации триоксида серы введение в реакционную смесь катализатора?

63. В каком направлении сместится равновесие при увеличении общего давления и почему?

а) H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г); б) N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г);

в) N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г); г) 2C_(гр) + H_2(г) ⇄ C₂H_2(г).

64. В каком направлении сместится равновесие при понижении температуры и почему?

а) SO_2(г)+1/2O_2(г) ⇄ SO_3(г) DН⁰₂₉₈ = -95кДж;

б) C_(гр) + O_2(г) ⇄ CO_2(г) DН⁰₂₉₈ = -393,8кДж;

в) N_2(г)+3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г) DН⁰₂₉₈ = -92кДж;

г) CaCO_3(тв) ⇄ CaO_(тв)+CO_2(г) DН⁰₂₉₈ = 176кДж

65. Для следующих реакций рассчитать DН⁰_х.р. и определить, в каком направлении сместится равновесие при повышении температуры?

a) CaCO_3(тв) ⇄ CaO_(тв) + CO_2(г);

б) 2Mg_(тв) + O_2(г) ⇄ 2MgO_(тв);

в) O_2(г) + N_2(г) ⇄ 2NO_(г);

г) N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г);

д) N₂O_4(г) ⇄ 2NO_2(г)

66. При каких условиях надо вести реакцию N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} ⇄ 2NH_{3 (г)}, DН⁰₂₉₈= -92,3кДж, чтобы получить максимальный выход аммиака? Как объяснить, что на практике синтез аммиака ведут при высокой температуре (400-500⁰С)?

67.Используя табличные данные, рассчитать DН⁰₂₉₈ , и с учетом знака (DН⁰₂₉₈)_хр определить, как отразится на положении равновесия повышение температуры. В каком направлении сместится равновесие, если при Т=const увеличить внешнее давление?

а) 2SO_2(г) + O_2(г) ⇄ 2SO_3(г)

б) H₂S_(г) ⇄ H_2(г) + S_ромб.

в) H_2(г) + Br_2(г) ⇄ 2HBr_(г)

г) C_{(графит)} + 2H_2(г) ⇄ CH_4(г)

д) C₂ H_4(г) ⇄ C₂ H_2(г) + H_2(г)

е) 2C_(гр) + H_2(г) ⇄ C₂H_2(г)

ж) CO_(г) + Cl_2(г) ⇄ COCl_2(г)

з) Fe₂O_3(тв) + 3CO_(г) ⇄ 2Fe_(тв) + 3CO_2(г)

и) Fe₃O_4(тв)+4H_2(г) ⇄ 3Fe_(тв)+ 4H₂O_(г)

к) CН_4(г) + H₂О_(г) ⇄ CО_(г) + 3H_2(г)

л) 2HBr_(г) + Cl_{2 (г)} ⇄ 2HCl_(г) + Br_2(ж)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: