|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Для опыта удобно воспользоваться реакцией
FeCl3 + 3KSCN Из веществ этой системы только роданид железа (III) Fe(SCN)3 окрашен в красный цвет. Поэтому всякое изменение его концентрации можно легко заметить по изменению интенсивности окраски раствора, что позволяет сделать вывод о направлении смещения равновесия системы при изменении концентрации реагирующих веществ. Смешать в пробирке равные объемы разбавленных растворов хлорида железа (III) и роданида калия. Полученный раствор разлить поровну в 4 пробирки. Оставить одну пробирку для сравнения, а в трех других изменить концентрации реагирующих веществ. Для этого добавить в первую пробирку несколько капель концентрированного раствора роданида калия, во вторую – несколько капель концентрированного раствора хлорида железа (III), в третью – кристаллического хлорида калия. Сравнить окраску в трех пробирках с контрольной. Требования к результатам опыта 1. Сделать вывод о направлении смещения равновесия и изменении концентрации каждого из компонентов в каждой пробирке. 2. Сформулировать правило смещения равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ. 3. Написать выражение константы равновесия для данной реакции. Опыт 2. Влияние изменения температуры на смещение равновесия Прибор, состоящий из двух шаров, заполнен смесью оксида азота (IV) и его димером. Чистый оксид азота (IV) существует при температуре выше 140 °С. Ниже этой температуры NO2 частично полимеризуется по уравнению 2NO2 NO2 – газ бурого цвета, N2O4 – бесцветен. Изменение температуры позволяет судить о смещении равновесия в системе по изменению интенсивности окраски газов. Один шар прибора опустить в стакан с холодной, а второй – в стакан с горячей водой. Наблюдать изменение интенсивности окраски газов в шарах. Требования к результатам опыта 1. Сделать вывод о направлении смещения равновесия в данной реакции при нагревании и охлаждении. 2. Сформулировать правило смещения равновесия при изменении температуры. 3. Написать выражение константы равновесия для данной реакции. Примеры решения задач Пример 6.1. При некоторой температуре в системе N2 (г) + 3Н2 (г) Решение. Константа равновесия данной реакции выражается уравнением
Подставляя данные задачи, получаем Исходные концентрации азота и водорода находим на основе уравнения реакции. Согласно уравнению реакции на образование 2 моль NH3 расходуется 1 моль N2. По условию задачи образовалось 2, 6 моль NH3, на что израсходовалось 1, 3 моль N2. Учитывая равновесную концентрацию азота, находим его исходную концентрацию: По уравнению реакции на образование 2 моль NH3 необходимо 3 моль H2, а для получения 2, 6 моль NH3 требуется 3× 2, 6/2 = 3, 9 моль H2. Исходная концентрация водорода Пример 6.2. Реакция протекает по уравнению А + В Решение. Так как все вещества в данной реакции реагируют в одинаковых соотношениях, обозначим изменение концентрации всех реагирующих веществ через x. К моменту установления равновесия образовалось х моль D и х моль F и соответственно [D] = x; [F] = x. По уравнению реакции на столько же уменьшились концентрации А и В, т. е. [A] = 2 – x; [B] = 1, 2 – x. Подставим равновесные концентрации в выражение константы равновесия:
Отсюда равновесные концентрации равны: [D] = 0, 75 моль/л; [F] = 0, 75 моль/л; [A] = 2 – 0, 75 = 1, 25 моль/л; [B] = 1, 2 – 0, 75 = 0, 45 моль/л. Пример 6.3. Реакция протекает по уравнению 2SO2 + O2 Решение. До изменения объема скорости прямой и обратной реакций выражались уравнениями:
При уменьшении объема в 3 раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в 3 раза. После увеличения концентрации скорость прямой реакции стала т. е. возросла в 27 раз; а скорость обратной – Пример 6.4. В какую сторону сместится химическое равновесие реакции А + В Решение. При повышении температуры на 30° скорость прямой реакции возрастет в Пример 6.5. Как изменятся скорости прямой и обратной реакции, если в системе 2NO (г) + О2 (г) Решение. До уменьшения давления выражения для скорости прямой и обратной реакции имели вид При уменьшении давления в 2 раза концентрации каждого из реагирующих веществ уменьшаются в 2 раза, так как общий объем системы увеличивается в 2 раза. Тогда
В результате уменьшения давления скорость прямой реакции уменьшилась в 8 раз, а скорость обратной – в 4 раза. Таким образом, скорость обратной реакции будет в 2 раза больше, чем прямой, и смещение равновесия произойдет в сторону обратной реакции, т. е. в сторону разложения NO2. Пример 6.6. В каком направлении сместится равновесие реакции COCl2 ↔ СО + Cl2, ∆ H°х.р. = +112, 5 кДж а) при повышении давления; б) с понижением температуры; в) при уменьшении концентрации хлора? Решение. а). При повышении давления равновесие смещается в сторону реакции, идущей с уменьшением числа молекул газа, при понижении давления – в сторону реакции, идущей с увеличением числа молекул газа. В левой части приведенной реакции 1 молекула (COCl2), а в правой – 2 (1 СО и 1 Cl2), поэтому при повышении давления равновесие смещается в сторону обратной реакции. б). При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, при повышении температуры – в сторону эндотермической. В нашем примере прямая реакция эндотермическая (∆ H°х.р. > 0), а обратная – экзотермическая, следовательно, при понижении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции. в). При увеличении концентрации исходных веществ и уменьшении концентрации продуктов реакции равновесие смещается в сторону продуктов реакции. При уменьшении концентрации хлора (продукта реакции) равновесие сместится в сторону прямой реакции, т.е. в сторону образования продуктов реакции. Задачи и упражнения для самостоятельного решения 6.1. При нагревании диоксида азота в закрытом сосуде до некоторой температуры равновесие реакции 2NO2 (Ответ: 3, 125; 1, 4 моль/л). 6.2. Реакция протекает по уравнению АВ 6.3. Константа равновесия реакции N2O4 6.4. Рассчитать равновесную концентрацию О3 и константу равновесия в реакции 3О2 (г) 6.5. Используя справочные данные табл. Б. 1, рассчитать Δ Н°х.р. реакции, протекающей по уравнению 2NO2 (г) 6.6. Рассчитать равновесные концентрации газообразных веществ в гетерогенной системе FeO (к) + CO (г) (Ответ: 1, 25; 0, 75 моль/л.). 6.7. При состоянии равновесия в системе N2 + 3H2 6.8. Вычислить константу равновесия для гомогенной системы CO (г) + H2O (г) (Ответ: 1; 0, 08 моль/л; 0, 02 моль/л). 6.9. В начальный момент протекания реакции NiO (к) + Н2 (г) (Ответ: 0, 33; 1, 87 моль/л). 6.10. В реакторе при некоторой температуре протекает реакция СО2 + Н2 6.11. Определить, в какую сторону произойдет смещение равновесия реакции CO2 (г) + 4Н2 (г) 6.12. В гомогенной системе установилось равновесие 2H2S + 3O2 6.13. Рассчитать КС реакции PCl5 (г) 6.14. После смешивания газов А и В в системе А (г) + В (г) 6.15. Система С (графит) + СО2 (г) 6.16. При некоторой температуре равновесные концентрации в системе 2SO2 + O2 (Ответ: 4, 17; 0, 06 моль/л; 0, 07 моль/л). 6.17. Реакция протекает по уравнению NO + Cl2 Какие изменения а) температуры; б) давления; в) концентраций участвующих в реакции веществ способствуют увеличению выхода продукта реакции? 6.18. Константа равновесия реакции FeO (к) + СО (г) 6.19. Система N2 (г) + 3Н2 (г) находится в состоянии равновесия. Определить, в каком направлении сместится равновесие: а) с ростом температуры; б) при повышении давления; в) при понижении концентрации NH3. 6.20. Найти константу равновесия реакции N2O4 если начальная концентрация N2O4 составляла 0, 08 моль/л, а к моменту наступления равновесия разложилось 50 % N2O4. (Ответ: 0, 16).
Лабораторная работа 7 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-09; Просмотров: 1297; Нарушение авторского права страницы
Fe(SCN)3 + 3KCl.
.
.
= 1, 5 + 1, 3 = 2, 8 моль/л.
= 1, 7 + 3, 9 = 5, 6 моль/л. Таким образом, КС = 0, 92; исходные концентрации 
; 
; х = 0, 75.
; 
.
, 
, т. е. возросла в 9 раз. Следовательно, равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо).
раз, а скорость обратной в 
раз. Так как скорость обратной реакции возросла в 27 раз, а скорость прямой в 8 раз, то равновесие этой реакции при повышении температуры сместится в сторону обратной реакции (влево).
; 
.
; 
.
СO2 (г) + H2 (г), если равновесные концентрации реагирующих веществ (моль/л): [CO] = 0, 004; [H2O] = 0, 064; [CO2] = 0, 016, [H2] = 0, 016. Чему равны исходные концентрации воды и СО? 
= 1, 7. Рассчитать равновесные концентрации газообразных веществ, если КС = 5, 66.
= 1, 25 моль/л, а к моменту равновесия прореагировало 60 % начального количества СО2. (Ответ: 0, 8).
= 0, 08;