Сделай Сам Свою Работу на 5

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:



N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г) , DНхр< 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 DG0х.р. = - RT lnKp, а DG0х.р. = DН0х.р. - Т∙DS0х.р. Тогда lnKp = lnKp =

 

Для реакции (I), протекающей с выделением тепла (DНхр<0), увеличение температуры приведет к уменьшению Кр. 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 (DНхр>0), при увеличении температуры Кр увеличится, т.е. равновесие сместится вправо (в сторону эндотермической реакции).

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

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 1

Как изменится скорость прямой реакции (Т=const) 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(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 2NO2(г) ⇄ 2NO(г) + O2(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 Еа 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 Ea = lg . Подставляя численные значения величин в это уравнение, получим

Еа= lg = 113,2 кДж/моль.

Задача 3

При 5000С равновесие реакции N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(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:

N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2 NH3 (г)

Сисх 2,0 8,0 0

Сизр 0,2 0,6 0

 

Сравн 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 nнач = nнач [N2] + nнач[H2] = 2 + 8 = 10 молей. В состоянии равновесия число молей газов будет равно nравн = nравн [H2] + nравн[N2] + nравн [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).

Рнач = 10∙0,082∙773 = 633,86 атм

Рравн = 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) SO2(г) + 1/2O2(г) ⇄ SO3(г) = 1,7∙1012. Рассчитать Кр и Кс при этой температуре для реакции 2) 2SO3(г) ⇄ 2SO2(г) + O2(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) Кр = Кс (RT) Dn , где Dn = ånпрод. - ånисх.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

КС = = 1,4∙10-26.

 

Задача 5

Для реакции CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl2(г) вычислить константу равновесия Кр, используя табличные значения термодинамических функций при стандартных условиях. По значению величины Кр ответить на вопрос: исходные вещества или продукты реакции преобладают в равновесной смеси?

Решение. Константа равновесия реакции связана со стандартным изменением свободной энергии Гиббса соотношением DG0х.р. = - 2,303RT lgKp (1). В свою очередь, DG0х.р. (химической реакции) можно рассчитать по изменению стандартных величин энтальпии и энтропии в ходе этой реакции DG0х.р. = DН0х.р. - Т∙DS0х.р. ∙10-3 (2). Значения DН0х.р. и DS0х.р. вычисляют по первому следствию из закона Гесса, используя табличные значения стандартных энтальпий образования и энтропий веществ DН0х.р. = å(DН0298)кон - å(DН0298)исх и DS0х.р. = å(DS0298)кон - å(DS0298)исх. Значения DН0298 и S0298 веществ, участвующих в реакции приведены в таблице.

Вещество 0298, кДж/моль S0298, Дж/моль∙К
CO (г) -110,6 197,7
Cl2(г) 222,9
COCl 2 (г) -220,3 283,9

 

0х.р. = DН0298 (COCl2) - DН0298(Cl2) - DН0298(CO) =

-220,3 – 0 – (-110,6) = -109,7кДж

DS0хр= S0298(COCl2) - S0298(Cl2) - S0298(CO) = 283,9 – 222,9 – 197,7 = -136,7 Дж/К

DG0хр = -109,7 – 298 ∙(-136,7)∙10-3 = -69,3 кДж

Из уравнения (1) следует

lgKp= = - = 12,13 Кр= 1012,13, т.к. Кр>>1, то при Т=298К в равновесной смеси будут преобладать продукты реакции.

Задача 6

При некоторой температуре константа равновесия реакции H2(г) + I2(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 КС = .

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

х1,2 = 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 CaCO3(тв) ⇄ CaO(тв) + CO2 (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 DН0х.р. Для расчета DН0х.р. можно воспользоваться следующим уравнением

 

0х.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) + H2(г) ⇄ C2H2(г) м) CO2(г)+ H2(г) ⇄ CO(г) + H2O(ж)

б) 2CO(г) + O2(г) ⇄ 2CO2(г) н) N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г)

в) 2C(тв) + O2(г) ⇄ 2CO(г) o) H2(г) + I2(г) ⇄ 2HI(г)

г) 2NO(г) + Cl2(г) ⇄ 2NOCl(г) п) 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г)

д) CO(г) + H2O(г) ⇄ H2(г) + CO2(г) р) 2HI(г) ⇄ H2(г) + I2(г)

е) C(тв) + 2H2(г) ⇄ CH4(г) c) C(тв) + O2(г) ⇄ CO2(г)

ж) PCl5(г) ⇄ PCl3(г) + Cl2(г) т) COCl2(г) ⇄ CO(г) + Cl2(г) з)SO2Cl2(г) ⇄ SO2(г) + Cl2(г) у) 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г)

и) N2O4(г) ⇄ 2NO2(г) ф) H2(г) + 1/2O2(г) ⇄ H2O(г)

к) 2CO2(г) ⇄ O2(г) +2CO(г) x) 2NO(г) + O2(г) ⇄ N2O4(г)

л) CO(г) + MgO(тв) ⇄ CO2(г) + Mg(тв)

2.Во сколько раз надо увеличить давление в сосуде, чтобы скорость реакции H2(г) + I2(г) = 2HI(г) возросла в 100 раз?

3. Реакция идет по уравнению 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(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 H2(г) + I2(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) + O2(г) ⇄ 2NO2(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) + O2(г) ⇄ N2O4(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) ⇄ 2N2(г) + O2(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 COCl2(г) ⇄ CO(г) + Cl2(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 H2(г) + I2(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 SO2(г) + 1/2 O2(г) ⇄ SO3(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 H2(г) + I2(г) ⇄ 2HI(г) равна 166,3кДж/моль, а для обратной реакции Еа = 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) N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г)

б) H2(г) + Cl2 (г) ⇄ 2HCl(г)

в) N2O4(г) ⇄ 2NO2(г)

г) CO(г) + H2O(г) ⇄ H2(г) + CO2(г)

д) СН4(г)+ 2О2(г) ⇄ СО2(г) + 2Н2О(г)

е) C(тв) + O2(г) ⇄ CO2(г)

ж) CO(г) +NO2(г) ⇄ CO2(г) + NO(г)

з) FeO(тв)+ CO(г) ⇄ Fe(тв)+ CO2(г)

и) 2NO(г) + Cl2(г) ⇄ 2NОCl(г)

к) COCl2(г) ⇄ CO(г) + Cl2(г)

л) 4HCl(г) + О2(г) ⇄ 2H2O(г) + 2Cl2(г)

м) 2C(тв) + O2(г) ⇄ 2CO(г)

н)3CO(г) + 2H2O(г) ⇄ СH3ОН(г) + 2CO2(г )

о) SO2(г) ⇄ S(ромб)2(г)

п) CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl 2(г)

р) CO(г) + 3H2(г) ⇄ H2О(г) + CН4(г)

с) Fe2O3(тв)+3H2(г) ⇄ 2Fe(тв)+ 3H2O(г)

т) 2C(тв) + H2(г) ⇄ C2H2(г)

1) Записать математические выражения констант равновесия Кс и Кр;

2) Вычислить соотношение между Кс и Кр при 250С;

3) Используя таблицы термодинамических величин найти значение Кр.

26. Для реакции N2O4(г) ⇄ 2NO2(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 SO2(г) + 1/2O2(г) ⇄ SO3(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.

 

Процесс Т, К Кр
C(тв) + O2(г) ⇄ CO2(г) 4,17∙1015
N2O4(г) ⇄ 2NO2(г) 0.141
N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г) 6.3·105
SO2(г) + 1/2O2(г) ⇄ SO3(г) 1.7∙1012
H2(г) + D2(г) ⇄ 2HD(г) 3,78
2CO2(г) ⇄ O2(г) +2CO(г) 1,4∙10-12
4(г) + 2H2S(г) ⇄ CS2(г) + 4H2(г) 2,05·109
CO2)г)+ H2(г) ⇄ CO(г) + H2O(г) 0,77
2HI(г) ⇄ H2(г) + I2(г) 1,83∙10-2
4HCl(г) + О2(г) ⇄ 2H2O(г) + 2Cl2(г) 40,33
H2O(г) ⇄ H2(г) + 1/2O2(г) 6,53·10-6
C2H6(г) ⇄ C2H4(г) + H2(г) 5,02∙10-2

29. Для реакции N2(г) + O2(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 Н2(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 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г) при 950К равна 1,062∙10-2 . Вычислите Кс для этой реакции.

32. При 873К константа равновесия Кс реакции CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl2(г) равна 12,12. Вычислите Кр реакции при этой температуре.

33. DG0298 образования NH3 равна -16,64 кДж/моль. Вычислите Кр реакции N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г) для данной температуры.

34. Реакция хлорирования монооксида углерода протекает

по схеме: CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl2(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) ⇄ H2(г) + CO2(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) + Cl2(г) ⇄ 2NОCl(г) составляют соответственно 0,4моль/л и 0,3моль/л. Вычислить Кс, если при этой температуре к моменту равновесия прореагировало 20% NO. Рассчитать, как при этом изменится давление в реакционном сосуде?

37. Рассчитать константу равновесия Кс реакции

N2O4 (г) ⇄ 2NO2(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) ⇄ H2(г) + I2(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 H2(г) + I2(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) + O2(г) ⇄ 2NO2(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 CO2 (г)+ H2 (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 Cl2(г) ⇄ 2Cl(г), если Кс = 4,2∙10-4 , а исходная концентрация молекулярного хлора составляла 0,5 моль/л.

43. При 2500С для процесса PCl5 (г) ⇄ PCl3(г) + Cl2(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 H2(г) + I2(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) + CO2(г), если при Т=1273К Кр= 0,4.

46.Исходные концентрации азота и водорода в системе: N2 (г) + 3H2 (г) ⇄ 2NH3(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 Кр= 1,27 для реакции N2O4 (г) ⇄ 2NO2(г). Определить равновесные парциальные давления газов, если общее давление в состоянии равновесия было 1атм.

48. Как изменится давление к моменту наступления равновесия в системе N2O4(г) ⇄ 2NO2(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 PCl5(г) ⇄ PCl3(г) + Cl2(г), чтобы парциальное давление PCl5 при 250оС было равно 1атм. Кр = 1,78.

50. Для реакции C(гр) + 2H2(г) ⇄ CH4(г) Кс = 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) ⇄ H2(г) + CO2(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) + O2(г) ⇄ CO2(г); б) C(гр) + СO2(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

N2 (г) + 3H2 (г) ⇄ 2 NH3 (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) ⇄ H2(г) + CO2(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) + О2(г) ⇄ 2H2O(г) + 2Cl2(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 N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2 NH3(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) ⇄ H2 (г) + CO2 (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) + 1/2O2(г) 0298 = 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) ⇄ Fe3O4(тв) + 4H2(г)0298 = -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) + O2(г) ⇄ 2H2O(г) + 2Cl2(г)0298= -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 CaCO3(тв) ⇄ CaO(тв) + CO2(г)0298=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 SO2(г) + 1/2O2(г) ⇄ SO3(г) 0298 = -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) H2(г) + I2(г) ⇄ 2HI(г); б) N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г);

в) N2O4(г) ⇄ 2NO2(г); г) 2C(гр) + H2(г) ⇄ C2H2(г).

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

а) SO2(г)+1/2O2(г) ⇄ SO3(г) 0298 = -95кДж;

б) C(гр) + O2(г) ⇄ CO2(г)0298 = -393,8кДж;

в) N2(г)+3H2(г) ⇄ 2NH3(г) 0298 = -92кДж;

г) CaCO3(тв) ⇄ CaO(тв)+CO2(г) 0298 = 176кДж

65. Для следующих реакций рассчитать DН0х.р. и определить, в каком направлении сместится равновесие при повышении температуры?

a) CaCO3(тв) ⇄ CaO(тв) + CO2(г);

б) 2Mg(тв) + O2(г) ⇄ 2MgO(тв);

в) O2(г) + N2(г) ⇄ 2NO(г);

г) N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г);

д) N2O4(г) ⇄ 2NO2(г)

66. При каких условиях надо вести реакцию N2 (г) + 3H2 (г) ⇄ 2NH3 (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) 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г)

б) H2S(г) ⇄ H2(г) + Sромб.

в) H2(г) + Br2(г) ⇄ 2HBr(г)

г) C(графит) + 2H2(г) ⇄ CH4(г)

д) C2 H4(г) ⇄ C2 H2(г) + H2(г)

е) 2C(гр) + H2(г) ⇄ C2H2(г)

ж) CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl2(г)

з) Fe2O3(тв) + 3CO(г) ⇄ 2Fe(тв) + 3CO2(г)

и) Fe3O4(тв)+4H2(г) ⇄ 3Fe(тв)+ 4H2O(г)

к)4(г) + H2О(г) ⇄ CО(г) + 3H2(г)

л) 2HBr(г) + Cl2 (г) ⇄ 2HCl(г) + Br2(ж)

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.