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:

N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_3(г), DН_х.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

DG⁰_х.р = - RT lnK_p, а DG⁰_х.р = DН⁰_х.р - ТDS⁰_х.р. Тогда lnK_p = ln K_p = _.

 

Для реакции (I), протекающей с выделением тепла (DН_х.р< 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, так как обратная реакция протекает с поглощением тепла. И наоборот, для реакции, протекающей с поглощением тепла (DН_х.р > 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_х.р > 0) увеличивается, а зкзотермической реакции (DН_х.р < 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/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 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 относи-тельно 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, 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:

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_начN₂ + n_начH₂ = 2 + 8 = 10 молей. В состоянии равновесия число молей газов будет равно n_равн = n_равн H₂ + n_равнN₂ + n_равнNH₃ = 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 умень-шилось, так как 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 установить, 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 = å n_прод. - å n_{исх.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

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 термо-динамических 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 - ТDS⁰_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 (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

 

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

= -220, 3 – 0 – (-110, 6) = -109, 7кДж

DS⁰_х.р = S⁰₂₉₈(COCl₂) - S⁰₂₉₈(Cl₂) - S⁰₂₉₈(CO) =

= 283, 9 – 222, 9 – 197, 7 = -136, 7 Дж/К

DG⁰_х.р = -109, 7 – 298 ∙ (-136, 7)∙ 10^-3 = - 69, 3 кДж

Из уравнения (1) следует

lgК_р = = = 12, 13 К_р= 10^{12, 13}, так как 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, 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 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 констан-ту 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. 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) + 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 прореа-гировало 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 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 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 незави-сящим от температуры.

22. Для реакции SO_2(г) + 1/2 O_2(г) ⇄ SO_3(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 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) К_р = 0, 141 при 25⁰С и К_р = 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) К_р = 2, 043∙ 10^-2 при 900⁰С и К_р = 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
	CН4(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 N_2(г) + O_2(г) ⇄ 2NO_(г) К_р = 4, 08∙ 10^-4 при 2000К и К_р=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) К_р = 1, 52∙ 10^-7 при 1800К и К_р = 3, 10∙ 10^-6 при 2000К. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН> 0 или DН< 0).

31. Константа равновесия К_р реакции

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

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

33. DG⁰₂₉₈ образования NH₃ равна -16, 64 кДж/моль. Вычислите К_р 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, 4 моль/л и 0, 3 моль/л. Вычислить К_с, 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 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 К_с = 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 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 К_с = 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 К_с = 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 К_с = 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) К_с = 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 2моль/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 К_с = 1 (Т=850⁰С), если исходные концентрации веществ составляли: [CO] = 2 моль/л, [H₂O]=3 моль/л.

52. Вычислить константы равновесия (К_р) 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 равно 1 атм (для каждого случая отдельно).

53. В начальный момент протекания реакции N_2(г) + 3H_2(г) ⇄ 2NH_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) К_с = 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 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 CaCO_3(тв) ⇄ CaO_(тв) + CO_2(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 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) 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 ) 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_(тв) + 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?

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Популярное:

1. VI. Изменения слизистой оболочки рта при экзогенных интоксикациях.
2. Ан-з условий хоз-ия и ур-ня эк. разв. с/х.
3. Анализ готовности, желания и способности организации к изменениям
4. Анализ условий и сроков хранения варено – копченной колбасы магазине «Проспект»
5. Антиадопционистские изменения текста
6. Антидокетические изменения текста
7. Антииудейские изменения текста
8. Антисепарационистские изменения текста
9. Апологетические изменения в тексте
10. Аускультация легких, основные правила. Основные дыхательные шумы. Изменения везикулярного дыхания, (ослабление и усиление, саккадированное, жесткое дыхание).
11. Биохимические изменения в скелетных мышцах.
12. Биохимические изменения при воспалении