Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ




НА СОСТОЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

После изменения внешних условий состояние химического равновесия нарушается, так как 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) , DНх.р< 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 (эндотерми-ческой 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 - ТDS0х.р. Тогда lnKp = lnKp = .

 

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

Таким образом, при увеличении температуры константа равновесия эндотермической реакции (DНх.р > 0) увеличивается, а зкзотермической реакции (DНх.р < 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/VRT = 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, так как 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 относи-тельно 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, количество исходных веществ, прореагиро-вавших 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 концен-трации 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 = nначN2 + nначH2 = 2 + 8 = 10 молей. В состоянии равновесия число молей газов будет равно nравн = nравн H2 + nравнN2 + nравнNH3 = 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 умень-шилось, так как 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 установить, 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 =1моль. Подставляя в уравнение 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 термо-динамических 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 - ТDS0х.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(S0298)кон - å(S0298)исх. Значения DН0298 и S0298 веществ, участвующих в реакции, приведены в таблице.

Вещество DН0298, кДж/моль S0298, Дж/моль∙К
CO (г) -110,6 197,7
Cl2(г) 222,9
COCl 2 (г) -220,3 283,9

 

DН0х.р = DН0298 (COCl2) - DН0298(Cl2) - DН0298(CO) =

= -220,3 – 0 – (-110,6) = -109,7кДж

DS0х = S0298(COCl2) - S0298(Cl2) - S0298(CO) =

= 283,9 – 222,9 – 197,7 = -136,7 Дж/К

DG0х.р = -109,7 – 298 ∙(-136,7)∙10-3 = - 69,3 кДж

Из уравнения (1) следует

lgКр = = = 12,13 Кр= 1012,13, так как 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, так как 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:

 

DН0х.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 констан-ту 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. Рассчи-тать 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 прореа-гировало 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 повы-шении 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 то же 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 незави-сящим от температуры.

22. Для реакции SO2(г) + 1/2 O2(г) ⇄ SO3(г) энергия актива-ции равна 249,9 кДж/моль. В присутствии платинового катали-затора 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 0,4 моль/л и 0,3 моль/л. Вычислить Кс, если при этой темпера-туре к моменту равновесия прореагировало 20% NO. Рассчи-тать, 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), подверг-шееся 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 2моль/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 равно 1 атм (для каждого случая отдельно).

53. В начальный момент протекания реакции N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(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) 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) ⇄ Fe3O4(тв) + 4H2(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)+ O2(г) ⇄ 2H2O(г) + 2Cl2(г) DН0298 = -112,24 кДж. Как повлияют на равновесную концен-трацию 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) DН0298 = = 176,04 кДж. Указать, как повлияют на равновесную концен-трацию 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) 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) в каком направлении 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(тв) + H2(г) ⇄ C2H2(г).

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

а) SO2(г)+1/2O2(г) ⇄ SO3(г) DН0298 = -95кДж;

б) C(гр) + O2(г) ⇄ CO2(г) DН0298 = -393,8кДж;

в) N2(г)+3H2(г) ⇄ 2NH3(г) DН0298 = -92кДж;

г) CaCO3(тв) ⇄ CaO(тв)+CO2(г) DН0298 = 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)





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:



Последнее изменение этой страницы: 2016-05-30; Просмотров: 992; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.049 с.) Главная | Обратная связь