Часть 3. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия



При протекании химической реакции концентрации исходных веществ уменьшаются; в соответствии с законом действия масс, это приводит к уменьшению скорости реакции. Если реакция обратима, т.е. может протекать как в прямом, так , и в обратном направлениях, то с течением времени скорость обратной реакции будет возрастать, так как увеличиваются концентрации продуктов реакции. Когда скорости прямой и обратной реакций становятся одинаковыми, наступает состояние химического равновесияи дальнейшего изменения концентраций участвующих в реакции веществ не происходит.

В случае обратимой химической реакции:

A + B ↔ C + D

зависимость скоростей прямой (υпр) и обратной (υобр) реакций от концентраций реагирующих веществ выражается соотношениями: 

υпр = k[A][B];   υобр = k[C][D].

В состоянии химического равновесия υпр = υобр, т.е.:   

υпр = kпр[A][B];   υобр = kобр[C][D].

Откуда:      

kпр / kобр= [C][D] / [A][B] = К,                        (1)

где K - константа равновесия.

Концентрации, входящие в выражение константы равновесия, называются равновесными концентрациями. Константа равновесия - постоянная при данной температуре величина, выражающая соотношение между равновесными концентрациями продуктов реакции ( числитель) и исходных веществ (знаменатель). Чем больше константа равновесия, тем "глубже" протекает прямая реакция, то есть тем больше выход ее продуктов.

В общем случае, для химической реакции, протекающей по схеме:

aA + bВ + ...= cC + dD + ....

справедливо выражение для константы равновесия: 

K = [C]c [D]d / [A]a [B]b                             (2)

 

В выражение константы равновесия гетерогенной реакции, как и в выражение закона действия масс, входят только концентрации веществ, находящихся в жидкой или газообразной фазе, так как концентрации твердых веществ остаются, как правило, постоянными.

П р и м е р 1. В системе: А(г) + 2B(г) ↔ С(г) равновесные концентрации равны (моль/л): [A] = 0,6; [B] = 1,2; [C] = 2,16. Определите константу равновесия реакции и исходные концентрации веществ A и B.

Решение: Константа равновесия этой реакции выражается уравнением:

K = [C] / [A][B]2

Подставляя в него данные из условия задачи, получаем:

K = 2,16 / 0,6 . 1,22 = 2,5

Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтем, что, согласно уравнению реакции, из 1 моля вещества А и 2 молей вещества В образуется 1 моль вещества С. Поскольку по условию задачи в каждом л системы образовалось 2,16 моля вещества С, то при этом было израсходовано 2,16 моля вещества А и 2,16 . 2 = 4,32 моля вещества В. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

[А]исх. = 0,6 + 2,16 = 2,76 моль/л;

[B]исх. = 1,2 + 4,32 = 5,52 моль/л

При изменении условий протекания реакции (температуры, давления, концентрации какого-либо из участвующих в реакции веществ) скорости прямого и обратного процессов изменяются неодинаково, и химическое равновесие нарушается. В результате преимущественного протекания реакции в одном из возможных направлений устанавливается состояние нового химического равновесия, отличающееся от исходного. Процесс перехода от одного равновесного состояния к новому равновесию называется смещением химического равновесия.

Направление этого смещения подчиняется принципу Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать какое-либо воздействие, то равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие будет ослаблено.

Так, повышение температуры приводит к смещению равновесия в направлении реакции, сопровождающейся поглощением теплоты, т.е. охлаждением системы; повышение давления вызывает смещение равновесия в направлении уменьшения общего числа молей газообразных веществ, то есть в направлении, приводящем к понижению давления; удаление из системы одного из продуктов реакции ведет к смещению равновесия в сторону прямой реакции; уменьшение концентрации одного из исходных веществ приводит к смещению равновесия в направлении обратной реакции.

П р и м е р 2. В каком направлении сместится равновесие в системах:

а) CO(г) + Cl2(г) ↔ СOCl2(г);

б) H2(г) + I2(г) ↔ 2HI(г),

если при неизменной температуре увеличить давление путем уменьшения объема газовой смеси?

Решение:   

а) протекание реакции в прямом направлении приводит к уменьшению общего числа молей газов, т.е. к уменьшению давления в системе. Поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, повышение давления вызывает смещение равновесия в сторону прямой реакции.

б) протекание реакции не сопровождается изменением числа молей газов и не проводит, следовательно, к изменению давления. В этом случае изменение давления не вызывает смещения равновесия.

Задания СРС по вариантам

Вариант 1

1. Стандартная энтальпия горения жидкого бензола С6Н6(ж) равна 3037,46 кДж. Вычислите стандартную энтальпию образования жидкого бензола, используя приведенные ниже данные:     

С6Н6(ж) + 15/2 О2(г) = 6СО2(г) + 3Н2О(г); DH0р-ции = 3037,46 кДж

DH0f (кДж/моль)  ?                  -393,51 -241,81

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для реак­ции:

2N2(г) + O2(г) = 2N2O(г); DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 191,50 205,04 219,83

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных эн­тропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DG0298 реакции, протекающей по уравнению 4NH3(г)+5О2(г)=4NO(г)+6Н2О(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

4. Реакция 2NO2(г) = N2O4(г) протекает при постоянной температуре. Во сколько раз увеличится ее ско­рость при повышении концентрации NO2(г) в три раза?

5. При понижении температуры на 45 °С реакция замедлилась в 25 раз. Вычисли­те температурный коэффициент скорости реакции.

6. Даны системы:

а) NО2(г) + SO2(г)« NO(г) + SO3(г);       DН0= - 41,88 кДж;

б) 2РbS(т) + 3О2(г)« 2РbО(т) + 2SО2(г); DН0 = - 828,20 кДж ;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- в каком направлении сместится равновесие при повышении давления и температуры в системах?

7. Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора равна 85,4 кДж/моль, а с катализатором – 55,1 кДж/моль. Во сколько раз возрастет скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 250С.

 

 

Вариант 2

1. Вычислите стандартную энтальпию образования аммиака NН3(г), используя приведенные ниже данные:  

3(г) + 3/2О2(г) = N2(г) + 3H2O(ж); DH0р-ции = -765,61 кДж

DH0f (кДж/моль) ?                               -285,83 

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для реак­ции:

2O3(к) + ЗН2(г) = 2Fе(к) + ЗН2О(г); DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 87,45 130,52 27,15 188,72

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных эн­тропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DG0298 реакции, протекающей по уравнению 4NH3(г)+5О2(г)=4NO(г)+6Н2О(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

4. Реакция 4Сг(к) + 3O2(г) = 2Сг2O3(к) протекает при постоянной температуре. Во сколько раз повышена концентрация кислорода, если ее скорость возросла в 81 раз?

5. Температурный коэффициент скорости реакции растворения железа в 5% соляной кислоте равен 2,8. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции при повышении температуры на 30 °С?

6. Энергия активации гидролиза сахарозы в присутствии кислоты при 370С равна 102 кДж/моль, а в присутствии фермента сахарозы 35 кДж/моль. Во сколько раз быстрее протекает реакция в присутствии фермента?

7. Даны системы:

а) 2Н2(г) + СО(г)« СН3 ОН(г);            DН0 = - 90,47 кДж;

б) 2ZnS(т)+ 3О2(г) « 2ZnО(т) + 2SО2(г); DН0 = - 879,64 кДж ;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- как будет смещаться равновесие в данных системах, если: 1)понизить давление; 2) повысить температуру; 3) в системе (а) увеличить концентрацию водорода?

 

 

Вариант 3

1. Реакция выражается следующим термохимическим уравнением:

4Fе(ОН)2(к) + О2(г) + 2Н20(ж) = 4Fе(ОН)3(к);  DН0р-ции = ?

0f(кДж/моль)   -561,7                      -285,83 -824,25

Вычислите стандартную энтальпию (тепловой эффект) данной реакции, используя приведенные выше данные.

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для реак­ции:

2S(г) + 3O2(г) = 2Н2O(ж) + 2SO2(г); DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 205,70 205,04 69,95  248,07

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтро­пий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe3О4, протекающая по уравнению Fe3О4(к)+СО(г)=ЗFеО(к)+СО2(г). 

4. Реакция 2NO(г) + О2(г) = 2NО2(г)    протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если давление в системе повысить в 2,5 раза?

5. При повышении температуры на 50 °C скорость некоторой реакции увеличи­лась в 1200 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой ре­акции?

6. Даны системы:

а) 2РbS(т) +3О2(г)«2РbО2(т) + 2SО2(г); DН0 = - 237,72 кДж;

б) 3Fе(к) + 4Н2О(г)«Fе304(к) + 4Н2(г); DН0 = -149,89 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- в какой из систем при изменении давле­ния равновесие не сместится, почему?

7. Каково значение энергии активации реакции, скорость которой при 300 К в 10 раз больше, чем при 280 К?

 

Вариант 4

1. Вычислите стандартную энтальпию реакции:

Са(ОН)2(к) + С02(г) = СаС03(к);   DН°Р-ЦИИ = ?

DН°f (кДж/моль)    -985,12    -393,51 -1206,83

 

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

Н2О(г) = Н2О(ж);    DS0 = ?

S° [Дж/(моль.К)] 188,72 69,95

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных эн­тропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции. Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DG0298 реакции, протекающей по уравнению СО2(г)+4Н2(г)=СН4(г)+2Н2О(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

4. Реакция 4НС1(г) + О2(г) = 2С12(г) + 2Н2О(г)  протекает при постоян­ной температуре. Как и во сколько раз необходимо изменить концентрацию НСl(г), чтобы скорость ее возросла в десять раз?

5. При повышении температуры на 30 °С скорость некоторой реакции увеличи­лась в 4,5 раза. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

6. Даны системы:

а) СО2(г) + 2SO3(г)« СS2(г) + 4О2(г);   DН0 = +1301,91 кДж;

б) Fе203(к) + 3Н2(г)« 2Fе(к) + 3Н2О(г); DН0 = + 96,73 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- в какой из систем равновесие не сместится (почему?) при изменении давле­ния;

- в каком направлении сместится равновесие при изменении давления (ука­жите выбранное Вами изменение) во второй системе?

7. Некоторая реакция проходит за 20 минут при 350С и за 3 минуты при 600С. Вычислите энергию активации реакции.

 

Вариант 5

1. Пользуясь справочными данными, вычислите ΔH0реакции:

2Mg(к) + СО2(г) = 2МgО(к) + С(графит).

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

2Аg(к) + 1/2O2(г) = Аg2O(к);  DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 42,55 205,04 121,75

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ,определите при какой температуре наступит равновесие системы:

4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Сl2(г)

4. Реакция С(графит) + 2Н2(г) =  СН4{г) протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если концентрацию водорода уменьшить в три раза?

5. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 3,0. На сколько градусов следует повысить температуру, чтобы скорость ее увели­чилась в 100 раз?

6. Даны системы:

а) 2N02(г) «N2O4(г);                        DН0 = - 57,21 кДж;

б) FеО(к) + H2(г)«Fе(к) + Н20(г);DН0 = + 23,04 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- при каких изменениях: 1)температуры, 2)давления, 3) концентрации исходных веществ равновесия в приведенных выше системах сместятся вправо? Дайте мотивиро­ванный ответ.

7. Энергия активации реакции O3(г) + NO(г) = O2(г) + NO2(г) равна 10,0 кДж/моль. Во сколько раз изменится ее скорость при повышении температуры от 270 до 37 0С?

 

 

Вариант 6

1. Вычислите стандартную энтальпию реакции карбонизации извести, которая сопровождает процесс твердения извести:

Са(ОН)2(к) + С02(г) = СаС03(к);   DН°Р-ЦИИ = ?

DН°f (кДж/моль)    -985,12    -393,51 -1206,83

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

2O3(г) = 3O2(г);         DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 238,82 205,04

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных

энтропий соответствущих веществ вычислите ΔG0реакции, протекающей по уравнению: NH3(г) + НСl(г) = NH4Cl(кр).

Может ли эта реакция при стандартных условиях протекать самопроизвольно?

4. Реакция 4Р(к) + 5O2(г) = 2Р2О5(к) протекает при постоянной температуре. Во сколько раз нужно повысить давление в системе, чтобы скорость ее увеличилось в 243 раза?

5. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции, если константа скорости ее при 120 °С равна 5,88.10-4 с-1, а при 170 °С - 6,72.10-2 с-1.

6. Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора равна 85,4 кДж/моль, а с катализатором – 55,1 кДж/моль. Во сколько раз возрастет скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 250С.

7. Даны системы:

а) СН4(г) + 2О2(г)« СО2(г) + 2Н2О(ж) ; DН0 = - 496,8 1 кДж;

б) FеО(к) + Н2(г)«Fе(к)+ Н2О(г);        DН0 = + 23,04 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- при каких изменениях: 1)температуры; 2)давления

равновесия в приведенных выше системах сместятся вправо? Дайте мотивиро­ванный ответ.

 

Вариант 7

1. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением:

CH3OH(ж) + 3/2O2(г) = CO2(г) + 2H2O(ж)..

Вычислите тепловой эффект этой реакции используя справочные данные.

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

2SО2(г) + О2(г)= 2SO3(г);  DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 248,07 205,04 256,69

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции. Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите DG0298 реакции, протекающей по уравнению СО2(г)+4Н2(г)=СН4(г)+2Н2О(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

4. Реакция Fе2O3(к) + ЗН2(г) = 2Fе(к) + ЗН2О(г) протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если давление водорода повысить в два раза?

5. Константа скорости некоторой реакции при 20 °С равна 3.10-2 с-1, а при 50 °С – 4.10-1 с-1. Вычислите температурный коэффициент скорости этой реакции.

6. Даны системы:

а) 4NH3(г) + 3O2(г)«2N2(г) + 6Н2О(г); DН0 = - 1267,10 кДж;

б) Р(т) + O2(г)« Р205(т) ;                           DН0 = - 1 507,2 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем.

- при каких изменениях концентрации кислорода равновесия в приведенных выше системах сместятся вправо? Дайте мотивированный ответ.

7. Энергия активации гидролиза сахарозы в присутствии кислоты при 370С равна 102 кДж/моль, а в присутствии фермента сахарозы 35 кДж/моль. Во сколько раз быстрее протекает реакция в присутствии фермента?

 

Вариант 8

1. Вычислите тепловой эффект реакции при 250С:

СаС2(т) + 2Н2О(ж) = Са(ОН)2(т) + С2Н2(г)

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

2NО(г) + О2(г) = 2NO2(г); DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 210,64 205,04 240,06

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных эн­тропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции. Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Для приведенной ниже реакции, определите:

протекает ли прямая реакция самопроизвольно при стандартных условиях;

температуру, выше которой равновесие в системе смещено вправо при стан­дартном давлении:

СаСO3(к) + SiO2(к) = СаSiO3(к) + СО2(г);

DН°f (кДж/моль)  -1206,9 -910,94 -1584,1 -393,51

S° [Дж/(моль.К)]     91,71    41,84   81,98  213,66

DG°f (кДж/моль)  -1128,35 -856,67 -1550,8 -394,37

4. Реакция С2Н2(г) + ЗН2(г) = 2СН4(г) протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если концентрацию водорода уменьшить в два раза?

5. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 1,5. На сколько градусов следует повысить температуру, чтобы скорость ее увели­чилась в 20 раз?

6. Каково значение энергии активации реакции, скорость которой при 300 К в 10 раз больше, чем при 280 К?

7. Даны системы:

а) 2Fе(к) +3Н20(г)«Fе2О3(к) + 3Н2(г); DН0 = - 96,73 кДж;

б) N2(г)2(г)« 2NО(г) ;                       DН0 = + 182,52 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- какие факторы и как следует изменить, чтобы сместить равновесия в системе а) - влево, а в системе б) - вправо?

 

Вариант 9

1. Газообразный этиловый спирт можно получить при взаимодействии этилена и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислите ее тепловой эффект.

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной

реакции:

2СН4(г) = С2Н2(г) + ЗН2(г);  DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 186,27 200,82 130,52

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтро­пий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Пользуясь справочными данными, установить, возможно ли при температурах 298 и 2500 К восстановление диоксида титана до свободного металла по схеме:

TiO2 (к.) + 2C (графит) = Ti (к.) + 2CO (г.).

 

4. Реакция протекает по уравнению:

4NH3(г) + 5O2(г) = 2NО(г) + 6Н2О(г).

Как и во сколько раз изменится ее скорость, если уменьшить объем системы в 2 раза?

5. При повышении температуры на 40 °С скорость реакции увеличилась в 256 раз. Вычислите температурный коэффициент скорости этой реакции.

6. Некоторая реакция проходит за 20 минут при 350С и за 3 минуты при 600С. Вычислите энергию активации реакции.

7. Даны системы:

а) 2NО(г) + O2(г)« 2NО2(г);            DН° = - 114, 14 кДж;

б) ВаО(т) + СО2(г)« ВаСО3(г);  DН0 = - 263,80 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- как повлияет на состояние равновесия данных систем: 1) понижение давления; 2) повышение температуры.

 

Вариант 10

1. По стандартным энтальпиям образования веществ вычислите стандартную

энтальпию реакции:        4NH3(г) + 5O2(г) =4NO(г) + 6H2O(г); DH0р-ции = ?

DН°f (кДж/моль)           -45.94            +91,26 -241,81

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

(графит) + 02(г)= 2СО(г);   DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)]    5,74     205,04 197,55

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции. Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Для приведенной ниже реакции, определите:

протекает ли прямая реакция самопроизвольно при стандартных условиях;

температуру, выше которой равновесие в системе смещено вправо при стан­дартном давлении.                                                      

МgСO3(г)«МgO(к) + СO2(г);

DН°f(кДж/моль)  -1113        -601,8 -393,5

S° [Дж/(моль.К)]    65,7               26,9 213,7

DG°f (кДж/моль)  -1029        -569,6 -394,6

4. Реакция 2С(графит) + О2(г)=2СО(г) протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если повысить концентрацию ки­слорода в три раза?

5. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2. На сколько

градусов следует повысить температуру, чтобы скорость ее возросла в 8 раз.

6. Энергия активации реакции O3(г) + NO(г) = O2(г) + NO2(г) равна 10,0 кДж/моль. Во сколько раз изменится ее скорость при повышении температуры от 270 до 37 0С?

7. Даны системы:

а) 4НС1(г)2(г)«2Н2О(г) + 2С12(г);  DН0 = - 1 14,38 кДж;

б) 2ZnS(к)+3О2(г)«2ZnО(к) +2SО2(г); DН0 = +102,42 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- в какую сторону смещаются равновесия в системах а) и б) при:

1) повышении давления? 2)при понижении температуры? Ответы поясните.

Вариант 11

1.  По стандартным энтальпиям образования веществ вычислите стандартную

энтальпию реакции:

3O4(к) + СO(г) = ЗFеО(к) + СO2(г); DН°р.ции= ?

DН°f (кДж/моль) -1117,13 -110,53 -264,85 -393,51

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для реак­ции:

2Мg(к) + O2(г) = 2МgO(к); DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 32,68 205,04 27,07

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных эн­тропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Для приведенной ниже реакции определите:

протекает ли прямая реакция самопроизвольно при стандартных условиях;

температуру, выше которой равновесие в системе смещено вправо при стан­дартном давлении:

4А1(к) + ЗС02(г) =2А1203(к) + ЗС(к);

DG°f (кДж/моль)               -394,6 -1583,3

Устойчив ли алюминий в атмосфере углекислого газа?

4. Реакция Fе3О4(к) + 4СО(г) = 3Fе(к) + 4СО2(г)  протекает при постоянной тем­пературе. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если давление в сис­теме повысить в три раза?

5. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 3. Во сколько раз увеличится ее скорость при повышении температуры на 30 гра­дусов?

6. Даны системы:

а) 2Н2S(г) + 3O2(г)↔ 2Н2О(ж) + 2SО2(г); DН0 = - 1124,26 кДж;

б) С(графит) + СО2(г)↔ 2СО(г);                 DН0 = + 172,45 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- какие факторы и как следует изменить, чтобы сместить равновесия в данных системах влево. Дайте мотивированный ответ.

7. Каково значение энергии активации реакции, скорость которой при 300 К в 10 раз больше, чем при 280 К?

 

Вариант 12

1. Вычислите стандартную энтальпию образования ортофосфата кальция, ис­пользуя приведенные ниже данные:

ЗСаО(к)+ Р205(к) = Са3(Р04)2(к); DН°р-ции=-708,35 кДж;

DН°f (кДж/моль)  -635,09 -1507,2  ?

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для реак­ции. Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции:

3H2(г) + N2(г) = 2NH3(г),  DS0х.р.-?

S° [Дж/(моль.К)] 130,52 191,50 192,66

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Для приведенной ниже реакции, определите:

протекает ли прямая реакция самопроизвольно при стандартных условиях;

температуру, выше которой равновесие в системе смещено вправо при стан­дартном давлении:      

СаСО3(к) = СаО(к)+ СО2(г);

DHсf(кДж/моль) -1207,0   -635,5   -393,5

S° (Дж/(моль.К)]     88,7       39,7     213,7

DG°f (кДж/моль) -1128,35 -603,46 -394,37

4. Реакция 4NН3(г) + ЗО2(г) = 2N2(г) + 6Н2О(г)       протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если давление в системе повысить два раза?

5. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 1,5. На сколько градусов следует повысить температуру, чтобы скорость ее увели­чилась в 20 раз?

6. Даны системы:

а) 2SО2(г) +O2(г)↔  2SO3(г);                DН0 = - 1 97,90 кДж;

б) Fе2О3(к) + СО(г) ↔  2FеО(к) + СО2(г); DН0 = + 292,46 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- какие факторы и как следует изменить, чтобы сместить равновесия в данных системах вправо. Дайте мотивированный ответ.

7. Энергия активации гидролиза сахарозы в присутствии кислоты при 370С равна 102 кДж/моль, а в присутствии фермента сахарозы 35 кДж/моль. Во сколько раз быстрее протекает реакция в присутствии фермента?

 

Вариант 13

1. Пользуясь справочными данными, вычислите ΔH0реакции:

2Mg(к) + СО2(г) = 2МgО(к) + С(графит).

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

2Аg(к) + 1/2O2(г) = Аg2O(к);  DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 42,55 205,04 121,75

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Используя справочные данные,определите при какой температуре наступит равновесие системы:

4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Сl2(г)

4. Реакция С(графит) + 2Н2(г) =  СН4{г) протекает при постоянной температуре. Как и во сколько раз изменится ее скорость, если концентрацию водорода уменьшить в три раза?

5. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 3,0. На сколько градусов следует повысить температуру, чтобы скорость ее увели­чилась в 100 раз?

6. Даны системы:

а) 2N02(г) «N2O4(г);                        DН0 = - 57,21 кДж;

б) FеО(к) + H2(г)«Fе(к) + Н20(г);DН0 = + 23,04 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- при каких изменениях: 1)температуры, 2)давления, 3) концентрации исходных веществ равновесия в приведенных выше системах сместятся вправо? Дайте мотивиро­ванный ответ.

7. Энергия активации реакции O3(г) + NO(г) = O2(г) + NO2(г) равна 10,0 кДж/моль. Во сколько раз изменится ее скорость при повышении температуры от 270 до 37 0С?

 

 

Вариант 14

1. Вычислите стандартную энтальпию реакции карбонизации извести, которая сопровождает процесс твердения извести:

Са(ОН)2(к) + С02(г) = СаС03(к);   DН°Р-ЦИИ = ?

DН°f (кДж/моль)    -985,12    -393,51 -1206,83

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для данной реакции:

2O3(г) = 3O2(г);         DS° = ?

S° [Дж/(моль.К)] 238,82 205,04

Ответ подтвердите, вычислив по значениям абсолютных стандартных энтропий веществ, стандартное изменение энтропии реакции.

Может ли эта реакция протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях?

3. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных

энтропий соответствущих веществ вычислите ΔG0реакции, протекающей по уравнению: NH3(г) + НСl(г) = NH4Cl(кр).

Может ли эта реакция при стандартных условиях протекать самопроизвольно?

4. Реакция 4Р(к) + 5O2(г) = 2Р2О5(к) протекает при постоянной температуре. Во сколько раз нужно повысить давление в системе, чтобы скорость ее увеличилось в 243 раза?

5. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции, если константа скорости ее при 120 °С равна 5,88.10-4 с-1, а при 170 °С - 6,72.10-2 с-1.

6. Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора равна 85,4 кДж/моль, а с катализатором – 55,1 кДж/моль. Во сколько раз возрастет скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 250С.

7. Даны системы:

а) СН4(г) + 2О2(г)« СО2(г) + 2Н2О(ж) ; DН0 = - 496,8 1 кДж;

б) FеО(к) + Н2(г)«Fе(к)+ Н2О(г);        DН0 = + 23,04 кДж;

- напишите выражения констант равновесия данных систем;

- при каких изменениях: 1)температуры; 2)давления

равновесия в приведенных выше системах сместятся вправо? Дайте мотивиро­ванный ответ.

 

 

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1737; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!