Задачи на равновесие по химии – Задачи на химическое равновесие — Помогите пожалуйста решить задачи по химии. по теме » Химическое равновесие» — 22 ответа

Задачи к разделу Химическая кинетика и равновесие химической реакции

Задачи к разделу Химическая кинетика и равновесие химической реакции.

Задача 1. Дайте определение понятию скорость химической реакции. Опишите количественно (где это можно), как влия­ют на скорость реакции внешние условия (концентрация, тем­пература, давление). Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость реакции Н₂+С1₂ = 2НС1 при увеличении давления в 2 раза;

Показать решение »

Решение.

Скоростью химической реакции u называют число элементарных актов взаимодействия, в единицу времени, в единице объема для гомогенных реакций или на единице поверхности раздела фаз для гетерогенных реакций. Среднюю скорость химической реакции выражают изменением количества вещества n израсходованного или полученного вещества в единице объема V за единицу времени t. Концентрацию выражают в моль/л, а время в минутах, секундах или часах.

υ = ± dC/dt,

где C – концентрация, моль/л

Единица измерения скорости реакции моль/л·с

Если в некоторые моменты времени t₁ и t₂ концентрации одного из исходных веществ равна с₁ и с₂, то за промежуток времени Δt = t₂ – t₁ , Δc = c₂ – c₁

ῡ = — ΔC/Δt [моль/л·с]

Если вещество расходуется, то ставим знак «-», если накапливается – «+»

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, присутствия катализаторов, давления (с участием газов), среды (в растворах), интенсивности света (фотохимические реакции).

Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ. Каждому химическому процессу присуще определенное значение энергии активации Е_а. Причем, скорость реакции. тем больше, чем меньше энергия активации.

Скорость зависит от прочности химических связей в исходных веществах. Если эти связи прочные, то Е_а велика, например N₂ + 3H₂ = 2NH₃, то скорость взаимодействия мала. Если Е_а равна нулю, то реакция протекает практически мгновенно, например:

HCl (раствор) + NaOH (раствор) = NaCl (раствор) + H₂O.

Закон действующих масс. Скорость элементарной гомогенной химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.

Для реакции                                                                   аА + bB = cC + dD

υ = k·[A]^a·[B]^b,

где [A] и [B] – концентрации веществ А и В в моль/л,

k – константа скорости реакции.

Концентрации твердых веществ, в случае гетерогенной реакции в кинетическое уравнение не включают.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс:

υ = k·[A]^a·[B]^b

Очевидно, что с увеличением концентраций реагирующих веществ, скорость реакции увеличивается, т.к. увеличивается число соударений между участвующими в реакции веществами. Причем, важно учитывать порядок реакции: если реакция имеет первый порядок по некоторому реагенту, то ее скорость прямо пропорциональна концентрации этого вещества. Если реакция имеет второй порядок по какому-либо реагенту, то удвоение его концентрации приведет к росту скорости реакции в 2² = 4 раза, а увеличение концентрации в 3 раза ускорит реакцию в 3² = 9 раз.

Зависимость скорости от температуры. Правило Вант-Гоффа: Скорость большинства химических реакций при повышении температуры на 10° увеличивается от 2 до 4 раз.

υ_Т2 – скорость реакции при температуре t₂, υ_Т1 – скорость реакции при температуре t₁, γ — температурный коэффициент (γ = 2¸4).

Влияние катализаторов. Катализаторы увеличивают скорость реакции (положительный катализ). Скорость реакции растет, так как уменьшается энергия активации реакции в присутствии катализатора. Уменьшение энергии активации обусловлено тем, что в присутствии катализатора реакция протекает в несколько стадий с образованием промежуточных продуктов, и эти стадии характеризуются малыми значениями энергии активации.

Ингибиторы замедляют скорость реакции (отрицательный катализ).

В реакции:

H₂ + Cl₂ = 2HCl

υ_прям = k×[H₂] ×[Cl₂];

υ_обр = k×[HCl]²

При увеличении давления в 2 раза концентрация веществ увеличится тоже в 2 раза и скорость реакции станет равна:

υ_прям2= k×[2H₂] ×[2Cl₂]

υ_прям2/ υ_прям1= k×[2H₂] ×[2Cl₂]/k×[H₂] ×[Cl₂] = 4,

υ_прям возрастает в 4 раза.

Задача 2. При установлении равновесия Fe₂O₃ (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO₂ (г) концентрация [CO] = 1 моль/л и [CO₂] = 2 моль/л. Вычислите исходную концентрацию [CO]_исх, если начальная концентрация CO₂ равна нулю.

Показать решение »

Решение.

Fe₂O₃ (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO₂ (г)

3 моля СО₂ образуется, если в реакцию вступают 3 моля СО,

2 молей СО_{2                               —                                                             х}

х = 2 моль,   ⇒ исходная концентрация  [CO]_исх = [CO]_pавн + 2 моль = 1 + 2 = 3 моль.

 

Задача 3.Температурный коэффициент реакции равен 2,5. Как изменится ее скорость при охлаждении реакционной смеси от изменения температуры от 50 °С до 30 °С?

Показать решение »

Решение.

Воспользуемся правилом Вант-Гоффа

Скорость реакции  уменьшится в 6,25 раз

 

Задача 4. Рассчитайте скорость реакции между растворами хлорида калия и нитрата серебра, концентрации которых составляют соответственно 0,2 и 0,3 моль/л, а k=1,5∙10^-3л∙моль^-1∙с^-1

Показать решение »

Решение.

AgNO₃ + KCl = AgCl↓ + K NO₃

Скорость прямой реакции равна:

v = k·[AgNO₃]·[KCl]

v = 1,5∙10^-3 · 0,2 · 0,3 = 9·10^-5  моль/л·с

Таким образом скорость реакции равна v = 9·10^-5  моль/л·с

Задача 5. Как следует изменить концентрацию кислорода, чтобы скорость гомогенной элементарной реакции:   2 NО_(г) +O_2(г) → 2 NО_2(г) не изменилась при уменьшении концентрации оксида азота (II) в 2 раза?

Показать решение »

Решение.

2 NО_(г) +O_2(г) → 2 NО_2(г)

Скорость прямой реакции равна:

υ₁ = k·[NO]²·[O₂]

При уменьшении концентрации NО в 2 раза скорость прямой реакции станет равной:

υ₂ = k·[1/2NO]²·[O₂] = 1/4·k·[NO]²·[O₂]

т.е. скорость реакции уменьшится в 4 раза:

υ₂ /υ₁₌ 1/4·k·[NO]²·[O₂] / k·[NO]²·[O₂] = 4

Чтобы скорость реакции не изменилась концентрацию кислорода надо увеличить в 4 раза.

При условии, что υ₁= υ₂

1/4·k·[NO]² ·х[O₂] = k·[NO]²·[O₂]

х = 4 

Задача 6. При увеличении температуры с 30 до 45^оС скорость гомогенной реакции повысилась в 20 раз. Чему равна энергия активации реакции?
Решение.
Применяя уравнение Аррениуса, получим:
ln 20 = E_a/8,31 · (1/303 – 1/318),
отсюда

E_a = 160250 Дж = 160,25 кДж

Задача 7. Константа скорости реакции омыления уксусноэтилового эфира: СН₃СООС₂Н_5(р-р) + КОН_(р-р)→СН₃СООК _(р-р) +С₂Н₅ОН_(р-р) равна 0,1 л/моль∙мин. Начальная концентрация уксусноэтилового эфира была равна 0,01 моль/л, а щелочи – 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и в тот момент, когда концентрация эфира станет равной 0,008 моль/л.

Показать решение »

Решение.

СН₃СООС₂Н_5(р-р) + КОН_(р-р)→СН₃СООК _(р-р) +С₂Н₅ОН_(р-р)

Скорость прямой реакции равна:

υ_нач = k·[СН₃СООС₂Н₅]·[КОН]

υ_{нач =} 0,1·0,01·0,05 = 5·10^-5 моль/л·мин

В тот момент, когда концентрация эфира станет равной 0,008 моль/л, его расход составит

[СН₃СООС₂Н₅]_расход = 0,01 – 0,008 = 0,002 моль/л

Значит, в этот момент щелочи также израсходовалось [КОН]_расход = 0,002 моль/л и ее концентрация станет равной

[КОН]_кон = 0,05 – 0,002 = 0,048 моль/л

Вычислим скорость реакции в тот момент, когда концентрация эфира станет равной 0,008 моль/л, а щелочи 0,048 моль/л

υ_{кон =} 0,1·0,008·0,048 = 3,84·10^-5 моль/л·мин

Задача 8. Как следует изменить объем реакционной смеси системы:
8NH_3(г) + 3Br_2(ж)→6NH₄Br_(к) + N_2(г), чтобы скорость реакции уменьшилась в 60 раз?

Показать решение »

Решение.

Чтобы уменьшить скорость реакции необходимо увеличить объем системы, т.е. уменьшить давление и, тем самым, уменьшить концентрацию газообразного компонента — NH₃. Концентрация  Br₂ при этом останется постоянной.

Начальная скорость прямой реакции была равна:

υ₁= k·[NH₃]⁸·[Br₂]

при увеличении концентрации аммиака скорость прямой реакции стала равной:

υ₂= k·[x·NH₃]⁸·[Br₂] = k·x⁸·[NH₃]⁸·[Br₂]

υ_2/ υ₁ = k·x⁸·[NH₃]⁸·[Br₂]/k·[NH₃]⁸·[Br₂] = 60

После сокращения всех постоянных, получаем

x⁸ = 60

x = 1,66

Таким образом, чтобы уменьшить скорость реакции в 60 раз, надо увеличить объем в 1,66 раз.

Задача 9. Как повлияет на выход хлора в системе:
4HCl_(г) +O_2(г) ↔2Cl_2(г) + 2H₂О_(ж); ΔН^о₂₉₈ =−202,4кДж
а) повышение температуры; b) уменьшение общего объема смеси; c) уменьшение концентрации кислорода; d) введение катализатора?

Показать решение »

Решение.

4HCl_(г) +O_2(г) ↔2Cl_2(г) + 2H₂О_(ж); ΔН^о₂₉₈ =−202,4кДж

1. ΔН^о₂₉₈ ˂ 0, следовательно, реакция экзотермическая, поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, при повышении температуры равновесие сместится в сторону образования исходных веществ (влево), т.е. выход хлора уменьшится.
2. При уменьшении давления, равновесие смещается в сторону реакции, идущей с увеличением числа молекул газообразных веществ. В данном случае в равновесие смещается сторону образования исходных веществ (влево), т.е. выход хлора также уменьшится.
3. Уменьшение концентрации кислорода также будет способствовать смещению равновесия влево и уменьшению выхода хлора.
4. Внесение катализатора в систему приводит к увеличению скорости как прямой, так и обратной реакций. При этом, изменяется скорость достижения состояния равновесия, но при этом константа равновесия не меняется и смещения равновесия не происходит. Выход хлора останется неизменным.

Задача 10. В системе: PCl₅ ↔ PCl₃ + Cl₂
равновесие при 500 ^оС установилось, когда исходная концентрация PCl₅, равная 1 моль/л, уменьшилась до 0,46 моль/л. Найдите значение константы равновесия при указанной температуре.

Показать решение »

Решение.

PCl₅ ↔ PCl₃ + Cl₂

Запишем выражение для константы равновесия:

К = [PCl₃]·[Cl₂] ̸ [PCl₅]

Найдем количество  PCl_5, которое расходуется на образование PCl₃ и Cl₂ и их равновесные концентрации.

[PCl₅]_расход = 1 – 0,46 = 0,54 моль/л

Из уравнения реакции:

Из 1 моль PCl₅ образуется 1 моль PCl₃

Из 0,54 моль PCl₅ образуется x моль PCl₃

x = 0,54 моль

Аналогично, из 1 моль PCl₅ образуется 1 моль Cl₂

из 0,54 моль PCl₅ образуется у моль Cl₂

у = 0,54 моль

К = 0,54·0,54/0,46 = 0,63.

Задача 11. Константа равновесия  реакции: СОСl_2(г) ↔ СО_(г)+С1_2(г) равна 0,02. Исходная концентрация СОCl₂ составила 1,3 моль/л. Рассчитайте равновесную концентрацию Сl₂. Какую исходную концентрацию СОCl₂ следует взять, чтобы увеличить выход хлора в 3 раза?

Показать решение »

Решение.

СОСl_2(г) ↔ СО_(г)+С1_2(г)

Запишем выражение для константы равновесия:

К = [СО]·[Cl₂] ̸ [СОСl₂]

Пусть [СО]_равн  = [Cl₂]_равн = х, тогда

[СОСl₂]_равн = 1,3 – х

Подставим значения в выражение для константы равновесия

0,02 = х·х/(1,3 — х)

Преобразим выражение в квадратное уравнение

х² + 0,02х – 0,026 = 0

Решая уравнение, находим

х = 0,15

Значит, [СО]_равн  = [Cl₂]_равн = 0,15 моль/л

Увеличив выход хлора в 3 раза получим:

[Cl₂]_равн = 3·0,15 = 0,45 моль/л

Исходная концентрация [СОСl₂]_исх2 при этом значении Cl₂ равна:

[СОСl₂]_равн2 = 0,45·0,45/0,02 = 10,125 моль/л

[СОСl₂]_исх2 = 10,125 + 0,45 = 10,575 моль/л

Таким образом, чтобы увеличить выход хлора в 3 раза, исходная концентрация СОCl₂ должна быть равна [СОСl₂]_исх2 = 10,575 моль/л

Задача 12. Равновесие в системе H_2(г)+ I_2(г)↔ 2HI_(г) установилось при следующих концентрациях участников реакции: HI – 0,05 моль/л, водорода и иода – по 0,01 моль/л. Как изменятся концентрации водорода и иода при повышении концентрации HI до 0,08 моль/л?

Показать решение »

Решение.

H_2(г)+ I_2(г)↔ 2HI_(г)

Найдем значение константы равновесия данной реакции:

К = [HI]² ̸ [H₂] ·[I₂]

К = 0,05 ² ̸ 0,01 · 0,01 = 25

При увеличении концентрации HI до 0,08 моль/л, равновесие сместится в сторону образования исходных веществ.

Из уравнения реакции видно, что образуется 2 моль HI, 1 моль H₂ и 1 моль I_2.

Обозначим новые равновесные концентрации через неизвестную х.

[HI]_равн2 = 0,08 — 2х

[H₂]_равн2 = [I₂]_равн2 = 0,01 + х

Найдем х с помощью выражения для константы равновесия:

К = (0,08 — 2х) ² ̸ [(0,01 + х) · (0,01 + х)] = 25

Решая уравнения находим:

х = 0,004

[H₂]_равн2 = [I₂]_равн2 = 0,01 + 0,004 = 0,0014 моль/л

Задача 13. Для реакции: FeO_(к) + CO_(г)↔Fe_(к) + CO_2(г) константа равновесия при 1000^оС равна 0,5. Начальные концентрации СО и СО₂ были соответственно равны 0,05 и 0,01 моль/л. Найдите их равновесные концентрации.

Показать решение »

Решение.

FeO_(к) + CO_(г)↔Fe_(к) + CO_2(г)

Запишем выражение для константы равновесия:

К = [СО₂] ̸ [СО]

Пусть равновесные концентрации равны:

[СО]_равн = (0,05 – х) моль/л

[СО₂]_равн = (0,01 + х) моль/л

Подставим значения в выражение для константы равновесия:

К = (0,01 + х)/(0,05 – х) = 0,5

Решая уравнение, найдем х:

х = 0,01

[СО]_равн = 0,05 – 0,01 = 0,04 моль/л

[СО₂]_равн = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л

zadachi-po-khimii.ru

Химик.ПРО -Химическое равновесие | Решение задач по химии бесплатно

Химическое равновесие

Химическое равновесие реакции CO2 + h3 = CO + h3O установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): С (CO2) = 7; С (h3) = 5; С (CO) = 10; С (h3O) = 14. Равновесие системы было нарушено из-за уменьшения концентрации h3O до 11 моль/л. Вычислите равновесные концентрации веществ после сдвига равновесия.

Добавлено 3/10/2016

Равновесие реакции 2NO + O2 = 2NO2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): С (NO) = 0,5; С (O2) = 0,7; С (NO2) = 2,1. Как изменится скорость прямой и обратной реакций, если в системе уменьшить давление в 2 раза? Произойдет ли при этом смещение равновесия реакции?

Добавлено 21/03/2016

В какую сторону сместится химическое равновесие реакции: AB = A +B, если повысить температуру на 30 0С? Температурные коэффициенты прямой и обратной реакций соответственно равны 2 и 3.

Добавлено 21/03/2016

В каком направлении сместится химическое равновесие, если концентрацию всех реагирующих веществ увеличить в 2 раза? Реакция протекает по уравнению: 4HCl + O2 = 2h3O +2Cl2.

Добавлено 21/03/2016

Рассчитайте энергию Гиббса и определите, возможна ли реакция CO + Cl2 = COCl2 при 700 К, если константа равновесия реакции при этой температуре равна Kp = 1,0685 ⋅ 10-4. Парциальное давление всех реагирующих веществ одинаково и равно 101 325 Па.

Добавлено 21/03/2016

Реакция протекает по уравнению A + B = 2C. Вычислите равновесные концентрации реагирующих веществ, если исходные концентрации веществ А и В соответственно равны 0,5 и 0,7 моль/л, а константа равновесия реакции 50.

Добавлено 19/03/2016

Объемный состав реакционной смеси в момент равновесия для реакции 2CO2 = 2CO + O2 был следующий: 88,7 % CO2, 7,52 % CO, 3,76 % O2. Найдите Kp и Kc для этой реакции, если общее давление в системе при данной температуре (273 К) равно 1,0133 ⋅ 105 Па.

Добавлено 19/03/2016

При синтезе аммиака (Nh4) равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [N2] = 2,5 моль/л, [h3] = 1,8 моль/л, [Nh4] = 3,6 моль/л. Рассчитайте константу равновесия этой реакции и исходные концентрации азота (N2) и водорода (h3).

Добавлено 18/03/2016

Для реакции: SO2Cl2(г) = SO2(г) + Cl2(г)     ∆H0х.р. > 0. 1) Написать математические выражения константы равновесия Кс  и Кр и установить взаимосвязь между ними; 2) В сторону расходования или образования хлора сдвигается равновесие при: а) увеличении концентрации диоксида серы; б) увеличении температуры; в) введении катализатора.

Добавлено 6/03/2015

Для реакции: SO2Cl2(г) = SO2(г) + Cl2(г)     ∆H0х.р. > 0. 1) Написать математические выражения константы химического равновесия Кс  и Кр и установить взаимосвязь между ними; 2) В сторону расходования или образования хлора сдвигается равновесие при: а) увеличении концентрации диоксида серы; б) увеличении температуры; в) введении катализатора.

Добавлено 2/12/2014  Page 1 of 2  1  2 »

himik.pro

2.2.2 Задачи на смещение химического равновесия

2.2.2.1 По принципу Ле-Шателье Пример 1

В сторону какой реакции произойдёт смещение равновесия при:

а) увеличении давления; б) увеличении объёма; в) уменьшении температуры в следующих системах: 1) 4НСl+O₂2H₂O+2Cl₂ΔН_х.р.< 0

2) 3А_(к)+ O_(г) С _(г)+ 2Р_(г);Н_х.р.= 34,55 кДж.

1) Если не указано агрегатное состояние веществ, то будем считать, что они находятся в газовой фазе и система является гомогенной. Посчитаем количество молей газообразных веществ до и после реакции: слева – 4+1=5; справа – 2+2=4.

а) При увеличении давления равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо), т, к. там меньше молей газообразного вещества.

б) При увеличении объёма равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), т, к. там больше молей газообразного вещества.

в) Поскольку ΔН_х.р.< 0, то можно сказать, что данная реакция является экзотермической. Поэтому при уменьшении температуры равновесие сместится в сторону прямой реакции, т. к. именно по этой реакции теплота будет выделяться.

2) Поскольку здесь вещества находятся в двух фазах, то эта система будет являться гетерогенной. Посчитаем количество молей газообразных веществ до и после реакции: слева – 1; справа – 1+2=3.

а) При увеличении давления равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), т, к. там меньше молей газообразного вещества.

б) При увеличении объёма равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо), т, к. там больше молей газообразного вещества.

в) Поскольку значение ΔН_х.р.идёт со знаком «+» , то можно сказать, что данная реакция является эндотермической, идущей с поглощением теплоты. Поэтому при уменьшении температуры равновесие сместится в сторону обратной (соответственно – экзотермической ) реакции, т. к. именно по этой реакции теплота будет выделяться и разогревать систему.

Пример 2

Как нужно изменить давление, объём, и концентрации реагирующих веществ в системе СО_(г)+Н₂О_(г)СО_2(г)+Н_2(г),чтобы увеличить выход продуктов реакции? Определите знак ΔН обратной реакции, если известно, что при увеличении температуры равновесие сместилось вправо.

Решение

Поскольку и справа, и слева одинаковое количество молей газообразных веществ (1+1=1+1), то изменение давления и объёма не повлияет на положение равновесия. А чтобы увеличить выход продуктов реакции (сместить равновесие вправо ) необходимо либо увеличить концентрацию исходных веществ СО

(г)и Н₂О_(г)(возрастёт скорость прямой реакции и эти вещества начнут расходоваться ), либо уменьшить концентрацию продуктов, т. е. удалить СО_2(г)и Н_2(г)из зоны реакции ( уменьшится скорость обратной реакции и эти вещества начнут образовываться ).

Поскольку известно, что увеличении температуры равновесие сместилось вправо, то можно сделать вывод, что эта реакция будет являться эндотермической, а обратная соответственно – экзотермической, т. е. ΔН_{обратной .реакции.}< 0.

2.2.2.2 На основании закона действия масс Пример

Реакция протекает по уравнению 2H₂+O₂2H₂O. В каком направлении сместится химическое равновесие, если давление увеличить в 4 раза? Ответ подтвердите расчетами.

studfiles.net

Равновесие системы | Задачи 350

Задача 350. 
Реакция СО + С1₂ ⇔ СОС1

2 протекает в закрытом сосуде при постоянной температуре; исходные вещества взяты в эквивалентных количествах. К моменту наступления равновесия остается 50% начального количества СО. Определить давление равновесной газовой смеси, если первоначальное давление равнялось 100 кПа (750 мм рт. ст.).
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

СО + С1₂ ⇔ СОС1₂ 

По условию задачи в реакцию вступило 50% СО. Из уравнения реакции следует, что из 1 моля СО и 1 моля С1₂ образуется 1 моль СОС1₂. Следовательно, из 0,5 моль СО и 0,5 моль С1₂ образовалось тоже 0,5 молей СОС1₂. Учитывая, что вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах, значит, в 1л реакционной смеси содержится 2 моля исходных веществ (СО и С1₂), половина из которых прореагировало с образованием 0,5 молей СОС1₂. 

Таким образом, количество системы уменьшилось на 0,5 молей и составило после протекания реакции 1,5 молей (2 – 0,5 = 1,5). Следовательно, давление равновесной газовой смеси определится из пропорции:

2 : 1,5 = 100 : х; х = (1,5 ^. 100)/2 = 75 кПа.

Ответ: 75кПа.

---

Задача 351. 
В закрытом сосуде установилось равновесие: СО_2(г.) + Н_2(г.) ⇔ СО_(г.) + +Н₂О_(г.); константа равновесия равна единице. Определить: а) сколько процентов СО₂ подвергнется превращению в СО при данной температуре, если смешать 1 моль СО₂ и 5 молей Н₂? б) в каких объемных соотношениях были смешаны СО₂ и Н₂, если к моменту наступления равновесия в реакцию вступило 90% первоначального количества водорода?
Решение:
а) Уравнение реакции имеет вид

СО_2(г.) + Н_2(г.) ⇔ СО_(г.) + +Н₂О_(г.)

Из уравнения следует, что из 1 моля СО

2 и 1 моля Н₂ образуется по 1 молю СО и Н₂О. 

Обозначим равновесную концентрацию СО и Н₂О через  х, тогда [CO] = [H₂O]. Таким образом, равновесные концентрации СО₂ и Н₂ будут составлять, соответственно, (1 – х) и (5 – х)моль/л, а СО и Н₂О – по х моль/л. Подставим эти значения в выражение константы равновесия реакции:

Таким образом, 83,3% СО₂ подвергнется разложению в СО, учитывая, что [CO₂] = 1 моль/л.

б) Находим количество Н2, которое вступило в реакцию: 5 . 0,9 = 4,5 моль/л. Остаток количества СО2 и Н2 одинаков и будет составлять 0,5 моль/л (5 – 4,5 = 0,5). Тогда объёмные соотношения СО₂ и Н₂, к моменту наступления равновесия, составляют:

V(H₂) : V(CO₂) = 4,5 : 0,5 = 9 : 1                          .

Ответ: а) 83,3%; б) 9:1.

---

Задача 352. 
При состоянии равновесия в системе: 

N_2(г) + 3H_2(г) ⇔ 2NН_3(г);   = -92,4 кДж                          

концентрации участвующих веществ равны: [N₂] = 3 моль/л; [H₂] = 9 моль/л; [NН₃] =  4 моль/л. Определить: а) исходные концентрации Н₂ и N₂ б) в каком направлении сместится равновесие с ростом температуры? в) в каком направлении сместится равновесие, если уменьшить объем реакционного сосуда?
Решение:
а) Для нахождения исходных концентраций веществ N₂ и Н₂ учтём, что, согласно уравнению реакции из 1 моля N2 и 3 молей Н₂ образуется 2 моля NH₃. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 4 моля Nh4, то при этом было израсходовано 1/2 . 4 = 2 моля N2 и 3/4 . 4 = 6 молей Н₂. Таким образом, искомые исходные концентрации N₂ и Н₂ равны:

                       [N

2]₀  = 3 + 2 = 5 моль/л;
                       [H₂]₀ =  6 + 3 = 9 моль/л.   

 б) Из уравнения реакции следует, что данная реакция экзотермическая, т.е. протекает с выделением теплоты. Поэтому при повышении температуры в экзотермической системе, согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы сместится в сторону уменьшения действия температуры, т.е. влево.

в) Реакция протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ, т.е. с уменьшением объёма и, соответственно, с уменьшением давления в системе. Поэтому при уменьшении объёма реакционного сосуда равновесие системы сместится в сторону образования аммиака, вправо, т.е. согласно принципу Ле Шателье, в сторону уменьшения действия (повышения давления при уменьшении объёма реакционного сосуда). 

Ответ: а) [N₂]₀  = 5 моль/л, [H₂]₀ =  6 + 3 = 9 моль/л; б) влево; в) вправо. 

---

 Задача 353. 
Константа равновесия реакции  FeO_(к) + CO_(г) ⇔ Fe_(к) + CO_2(г),  при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации СО и СО₂, если начальные концентрации этих веществ составляли: [СО] = 0,05 моль/л, [СО₂] = 0,01 моль/л.
Решение:
Для нахождения равновесных концентраций веществ учтем, что, согласно уравнению реакции из 1 моля СО образуется 1 моль СО₂. Обозначим количество, прореагировавшего вещества СО за x моль. Учитывая, что  моль СО₂  образуется при реакции, то при этом равновесная концентрация СО будет равна (0,05 – х)моль/л, а СО₂ – (0,01 + х) моль/л. 

Таким образом, подставив в выражение константы равновесия реакции эти концентрации, найдём значение:   

Отсюда искомые равновесные концентрации веществ равны:

                                [СО]_равн.  = 0,05 – 0,01 = 0,04 моль/л;
                                [СО₂]_равн. = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л.

Ответ: [СО] = 04 моль/л; [СО₂] = 0,02 моль/л.

---

Задача 354. 
Равновесие в системе H_2(г) + I_2(г) ⇔ 2HI_(г)  установилось пи следующих концентрациях: [h3]  =  0,025 моль/л; [I2]  = 0,005 моль/л; [HI]  = 0,09 моль/л. Определить исходные концентрации йода и водорода.
Решение:
Для нахождения исходных концентраций йода и водорода учтём, что согласно уравнению реакции, из 1 моля йода и 1 моля водорода образуется 2 моля йодоводорода. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,09 молей вещества HI, то при этом было затрачено 0,045 (0,09/2 = 0?045) молей H₂ и, соответственно 0,045 молей I_2. 

Отсюда находим исходные концентрации водорода и йода:

                         [I₂]_исх. = 0,005 + 0,045 = 0.0 5моль/л;
                          [H₂]_исх. =.0,025 + 0,045 = 0,07 моль/л.

Ответ: [H₂]_исх. = 0,07 моль/л; [I₂]_исх.  = 0.05 моль/л.

---

Задача 355. 
При некоторой температуре равновесие в системе 2NO₂ ⇔ 2NO + O₂ установилось при следующих концентрациях:  [NO₂] = 0,006 моль/л; [NO]  = 0,024 моль/л. Найти константу равновесия реакции и исходную концентрацию NO₂.  
Решение:
Константа равновесия данной реакции выражается уравнением:

Учитывая, что равновесная концентрация О₂ будет составлять 1/2 концентрации NO, т.е. 0,012 моль/л (0,024/2 = 0,012), рассчитаем константу равновесия:

Для нахождения исходной концентрации NO₂ учтём, что согласно уравнению реакции из 1 моля NO₂ образуется 1 моль NO. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,024 моля NO, то при этом было израсходовано 0,024 моля NO₂. 

Таким образом, искомая исходная концентрация NO равна:

                                [NO₂]_исх.  = 0,006 + 0,024 = 0,03 моль/л.

Ответ: К = 0,192; [NO_2]исх.  = 0,03 моль/л.

---

buzani.ru

ЗАДАНИЕ №3 по теме «ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ»

Поиск Лекций

---

Примеры решения задач

1.1. Вычисление скорости химических реакций

Пример 1. Как запишется закон действия масс для реакции горения угля

С + O₂ → СО?

Решение: В случае гетерогенных реакций в уравнения закона действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрация вещества, находящегося в твердой фазе, обычно представляет собою постоянную величину и поэтому входит в константу скорости.

W = k’· const · [O₂] = k · [O₂] , где k = k’ ·const.

Пример 2. Написать выражение закона действия масс для реакций

а) 2NO _(г.) + Cl_2(г.) → 2NOCl _(г.);

б) CaCO_3(к.) → СaO _(к.) + CO_2(г.).

Решение: а) v = k[NO]²[Cl₂] ;

б) Поскольку карбонат кальция – твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции, искомое выражение будет иметь вид v = k, т.е. в данном случае скорость реакции при определенной температуре постоянна.

Пример 3.Предскажите, как изменится скорость газовой реакции A + 2B + 3D → F при повышении общего давления в 3 раза.

Решение: Пусть W₁–скорость при некотором первоначальном давлении р_A, р_B, р_D: W₁ = k р_A р_B²р_D³.

Пусть W₂ – скорость при концентрациях . Тогда скорость возрастет:

Таким образом, увеличение общего давления в 3 раза приводит к увеличению парциальных давлений компонентов в то же число раз, что скажется в 729-кратном увеличении скорости.

Пример 4. Как изменится скорость реакции

2NO _(г.) + O_2(г.) = 2NO_2(г.),

если уменьшить объем реакционного сосуда в 3 раза?

Решение: До изменения объема скорость реакции выражалась уравнением

v = k[NO]²[O₂].

Вследствие уменьшения объема концентрация каждого из реагирующих веществ возрастет в 3 раза. Следовательно,

v’ = k(3[NO])²(3[O₂]) = 27k[NO]²[O₂].

Сравнивая выражения для v и v’, находим, что скорость реакции возрастет в 27 раз.

1.2. Влияние температуры и природы веществ на скорость реакции

Пример 1. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,8. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 20 до 75⁰С?

Решение: Поскольку Δt = 55⁰С, то обозначив скорость реакции при 20 и 75⁰С соответственно через v и v’, можем записать:

v’/v = 2,8^55/10 =2,8^5,5; lg(v’/v) = 5,5lg2,8 = 5,5^.0,447 = 2,458.

Отсюда v’/v = 287. Скорость реакции увеличится в 287 раз.

Пример 2. Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора равна 75,24 кДж/моль, а с катализатором – 50,14 кДж/моль. Во сколько раз возрастет скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 25⁰С?

Решение: Обозначим энергию активации реакции без катализатора через Е_а, а с катализатором – через Е′_а; соответствующие константы скорости реакции обозначим через k и k’. Используя уравнение Аррениуса, находим:

Отсюда:

;

Подставляя в последнее уравнение данные задачи, выражая энергию активации в джоулях и учитывая, что Т = 298 К, получим

Окончательно находим: k’/k = 2,5^.10⁴.

1.3. Вычисление константы химического равновесия

Пример. При некоторой температуре константа диссоциации йодоводорода на простые вещества равна 6,25^.10^-2. Какой процент HI диссоциирует при этой температуре?

Решение: Уравнение реакции диссоциации HI:

2 HI ↔ H₂ + I₂

Обозначим начальную концентрацию HI через С моль/л. Если к моменту наступления равновесия из каждых С молей йодоводорода диссоциировано х молей, то при этом, согласно уравнению реакции, образовалось 0,5х моль H₂ и 0,5х моль I₂. Таким образом, равновесные концентрации составляют

[HI] = (С – х) моль/л; [H₂] = [I₂] = 0,5х моль/л.

Подставим эти значения в выражение константы равновесия реакции:

;

Извлекая из обеих частей уравнения квадратный корень, получим 0,25 = 0,5х/(С – х), откуда х = 0,333 С.

Таким образом, к моменту наступления равновесия диссоциировало 33,3% исходного количества йодоводорода.

1.4. Вычисление равновесных концентраций

Пример. В системе А _(г.) + 2В _(г.) = С _(г.) равновесные концентрации равны: [A] = 0,06 моль/л; [B] = 0,12 моль/л; [C] = 0,216 моль/л. Найти константу равновесия реакции и исходные концентрации веществ А и В.

Решение: Константа равновесия данной реакции выражается уравнением

Подставляя в него данные задачи, получаем

Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтем, что, согласно уравнению реакции, из 1 моль А и 2 моль В образуется 1 моль С. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,216 моль вещества С, то при этом было израсходовано 0,216 моль А и 0,216·2 = 0,432 моль В.

 

Исходные вещества	А	В	С
Равновесные концентрации	[A]p = 0,06 моль/л	[B]р = 0,12 моль/л	[C]р = 0,216 моль/л
Соотношение реагирующих веществ
Количество израсходованного/обра- Зовавшегося вещества в 1 л	0,216	0,216 ∙ 2 = 0,432	0,216
Исходные концентрации	[A]0 = 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л	[B]0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/л

 

Таким образом, исходные концентрации равны: [A]₀ = 0,276 моль/л;

[B]₀ = 0,552 моль/л.

1.5. Направление смещения равновесия

Пример. В каком направлении сместится равновесие в системах

а) СО _(г.) + Cl_2(г.) ↔ СОСl_2(г.),

б) Н_2(г.) + I_2(г.) ↔ 2 HI _(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 приводит, следовательно, к изменению давления. В этом случае изменение давления не вызывает смещения равновесия.

poisk-ru.ru

Задачи по теме «Скорость химических реакций, химическое равновесие»

Тема 3: «скорость химических реакций. Химическое равновесие

Константа химического равновесия»

Задача №1

Средняя скорость образования этана (С₂Н₆) равна 0,02 моль/л*с. определите массу образовавшегося этана в сосуде объемом 5л через 4с после начала реакции.

Дано:

υ_образ(С₂Н₆)= 0,02

V=5 л

∆t⁰=4 сек

M(С₂Н₆)=30 г/моль

Решение:

т. к. , тогда

Найти:

m(С₂Н₆)= ?

Ответ: m(С₂Н₆)=12 грамм

Задача №2

В растворе вещество АВ распадается по уравнению: АВА + В. При 10⁰С в сосуде объемом 2 л за 5 с распалось 0,1 моль АВ, а при 25⁰С в сосуде объемом 0,5 л за 3 с распалось 0,075 моль АВ. Определите, во сколько раз скорость реакции при 25⁰С выше, чем при 10⁰С.

Дано:

t⁰₁= 10⁰C

V₁=2 л

∆t₁=5 сек

t₂= 25⁰C

V₁=0,5 л

∆t₂=3 сек

Решение:

Найти:

Ответ: скорость реакции возрастает в 5 раз.

Задача №3

В растворе протекает реакция 2А + 3В С. во сколько раз возрастает скорость реакции, если концентрацию А увеличить в 2 раза, а концентрацию В – в 3 раза?

Дано:

С₂(А)=2С₁(А)

С₂(В)=3С₁(В)

Решение:

где С – молярная концентрация в-в, n и m значение коэффициентов в уравнении, к – константа скорости.

Найти:

Ответ: скорость возрастет в 108 раз.

Задача №4

В системе установилось равновесие:

N₂ + 3 Н₂ 2 NН₃.

В состоянии равновесия количество аммиака в системе равно 4 моль. Определите исходную массу водорода, если известно, что к моменту установления равновесия прореагировало 80% Н₂.

Решение:

6 моль 4 моль

N₂ + 3 Н₂ 2 NН₃

Находим вступившего в реакцию

Известно, что это составляет 80% от исходного

тогда

Ответ: 15 грамм

Задача №5

В растворе установилось равновесие:

3А + 2 ВС

Исходная концентрация А=0,1 моль/л. Равновесная концентрация С=0,02 моль/л. Определите количество вещества А (в процентах), не прореагировавшего к моменту установления равновесия.

Решение:

0,06 моль 0,02 моль

3А + 2 ВС

Зная равновесную концентрацию в-ва С можно определить и его количество в-ва. , , так как объем смеси нам неизвестен мы можем взять его произвольно. Например=1 литру, тогда

Ответ: (А)_{непрореагировавшего =} 40%

Задача №6

В сосуде протекает реакция между газообразными веществами:

2А + В С.

во сколько раз увеличится скорость химической реакции, если концентрацию А увеличить в 3 раза и повысить температуру на 30⁰С ?

температурный коэффициент скорости равен 2.

Решение:

2А + В С.

Определим исходную скорость реакции: , k – константа скорости, — молярная концентрация вещ-в.

увеличится в 9 раз.

, где — температурный коэффициент скорости химической реакции, — скорость реакции при температуре соответственно.

, увеличится еще в 8 раз. Всего по сравнению о исходной скорости увеличится в 72 раза

Ответ: скорость реакции увеличится в 72 раза.

Задача №7

При некоторой температуре равновесие в системе:

2NO₂ 2 NO + O₂

установилась при следующих концентрациях:

Найдите исходную концентрацию NO₂ и константу равновесия.

Решение:

2NO₂ 2 NO + O₂

поскольку все вещ-ва газы и реакция протекает при неизменном объеме молярныей концентрации в-в пропорциональны кол-вам этих в-в.

, чтобы решение было более корректным примем объем смеси=1 литру тогда , по уравнению реакции:

это означает, что выход продуктов реакции небольшой.

Ответ: К_равнов=0,19

infourok.ru

Задачи на смещение химического равновесия по принципу Ле Шателье.

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 11

Пример 1 –В сторону какой реакции произойдёт смещение равновесия в следующих системах:

 

1) 4НСl+O₂ « 2H₂O+2Cl₂ , ΔН_х.р. < 0,

 

2) 3А_(К) + O_(Г) « С_(Г) + 2Р_(Г), DН_х.р.= 34,55 кДж

 

при: а) увеличении давления;

б) увеличении объёма;

в) уменьшении температуры:

 

 

Решение

1) Если не указано агрегатное состояние веществ, то будем считать, что они находятся в газовой фазе и система является гомогенной. Посчитаем количество молей газообразных веществ до и после реакции:

 

4НСl+O₂ « 2H₂O+2Cl₂ , ΔН_х.р. < 0

|_________| |__________|

5 моль 2+2 = 4 моль

 

а) при увеличении давления равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо), т, к. там меньше молей газообразного вещества;

б) при увеличении объёма равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), т, к. там больше молей газообразного вещества;

в) поскольку ΔН_х.р. < 0, то прямая реакция является экзотермической. Поэтому при уменьшении температуры равновесие сместится в сторону прямой реакции, т. к. именно по этой реакции теплота будет выделяться.

 

2) Поскольку здесь вещества находятся в двух фазах, то эта система будет являться гетерогенной. Посчитаем количество молей газообразных веществ до и после реакции:

 

3А_(К) + O_(Г) « С_(Г) + 2Р_(Г), DН_х.р.= 34,55 кДж.

|__________| |_________|

1моль 1+2 = 3 моль

 

а) при увеличении давления равновесие сместится в сторону обратной реакции (влево), т. к. там меньше молей газообразного вещества;

б) при увеличении объёма равновесие сместится в сторону прямой реакции (вправо), т. к. там больше молей газообразного вещества;

в) поскольку значение ΔН_х.р. имеет знак «+», значит данная реакция является эндотермической и идет с поглощением теплоты. При уменьшении температуры равновесие сместится в сторону обратной (соответственно – экзотермической) реакции, т. к. именно по этой реакции теплота будет выделяться и разогревать систему.

Пример 2 –Как нужно изменить давление, объём, и концентрации реагирующих веществ в системе СО_(Г)+Н₂О_(Г) « СО_2(Г)+Н_2(Г) ,чтобы увеличить выход продуктов реакции? Определите знак ΔН обратной реакции, если известно, что при увеличении температуры равновесие сместилось вправо.

Решение

Поскольку и справа, и слева одинаковое количество молей газообразных веществ (1+1=1+1), то изменение давления и объёма не повлияет на смещение равновесия. А чтобы увеличить выход продуктов реакции (сместить равновесие вправо), необходимо либо увеличить концентрацию исходных веществ СО_(Г) и Н₂О_(Г) (возрастёт скорость прямой реакции, и эти вещества начнут расходоваться), либо уменьшить концентрацию продуктов, т. е. удалить СО_2(Г) и Н_2(Г) из зоны реакции (уменьшится скорость обратной реакции, и эти вещества начнут образовываться).

Поскольку известно, что при увеличении температуры равновесие сместилось вправо, то можно сделать вывод, что прямая реакция будет являться эндотермической, а обратная, соответственно, – экзотермической, т. е. ΔН _{ОБР. Р.} < 0.

 

mykonspekts.ru