Sbornik zadanii dlya SRS po disc Himiya

30

3.56. Можно ли использовать при стандартных условиях нижеприведенную реакцию для получения аммиака?

NH4C1(к) + NaOH(к) = NaCl(к) + Н2O(г) + NH3(г)

3.57. Вычислите Gо образования СН4, С2Н4 и NH3,исходя из значений Но и изменения энтропии So.

Полученные величины сравните с данными, приведенными в таблице. 3.58. Какие из перечисленных оксидов можно восстановить водород ом:

а) Li2О; б) СuО; в) МnО; г) РЬО?

3.59. Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены водородом до свободного металла при 298 К: СаО, ZnO, NiO, SnO2, А12О3?

температуру, выше которой указанная реакция в стандартных условиях может протекать самопроизвольно.

3.62. В приведенных ниже реакциях под символами ионов в растворе кристаллических солей указаны их G° образования в кДж/моль. Вычислите G° образования соли из ионов и определите, в каком случае произойдет образование кристаллической соли, а в каком будет преобладать переход соли в раствор в виде ионов:

31

ПРИЛОЖЕНИЕ

Стандартные энтальпии образования, ∆Нº298 энтропии, Sº298 и энергии Гиббса образования ∆Gº298 некоторых веществ при 298 К (25 °С)

32

Продолжение

33

Продолженине

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высшая школа - 2006.-557 с.

2.Глинка Н.И., Рабинович В.А., Рубина Х.М. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие для студентов нехим. спец. вузов/под ред. В.А. Рабиновича, Х.М. Рубиной.–М.: Интеграл–Пресс, 2004.–240 с.

3.Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по общей химии.

– М.: Высшая школа, 1997. – 384 с.

4.Булатова О.Ф., Сыркин А.М. Тепловые эффекты и направление химических процессов: учеб. пособие.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - 67с.

34

ЗАДАНИЕ №3 по теме «ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ»

1.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.

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.

увеличению парциальных давлений компонентов в то же число раз, что скажется в 729-кратном увеличении скорости.

Пример 4. Как изменится скорость реакции

2NO (г.) + O2 (г.) = 2NO2 (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.

36

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

[C]

K [ A] [B]2 .

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.

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.) + Cl2 (г.) ↔ СОСl2 (г.), б) Н2 (г.) + I2 (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

37

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.

2. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

б) А - твердое вещество, В - газ.

2.2.Написать выражение для скорости химических реакций:

2.3.Написать выражение скорости химических реакций, протекающих между а) водородом и кислородом; б) азотом и водородом; в)алюминием и кислородом; г) раскаленным углем и водяным паром.

2.4.Написать выражение скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе А + 2В = С, и определить, во сколько раз увеличится скорость реакции, если: а)концентрация А увеличится в 2 раза; б) концентрация В увеличится в 3 раза; в) концентрация А и В увеличится в 2 раза.

2.5.Написать выражение скорости реакций, протекающих между:

a) aзотом и кислородом; б)водородом и кислородом; в) оксидом азота (II) и кислородом; г) диоксидом углерода и раскаленным углем.

2.6.Написать выражение скорости реакций, протекающих по схеме A + В = AB, если: a) A и В - газообразные вещества; б) А и В- вещества, находящиеся в растворе; в) А-твердое вещество, а В газ или вещество, находящееся в растворе.

2.7.Написать выражение скорости химической реакции, протекающей в

гомогенной системе по уравнению А + 2В = АВ2, и определить, во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если: а) концентрация А увеличится в 2 раза; б) концентрация В увеличится в 2 раза; в) концентрация обоих веществ увеличится в 2 раза.

2.8.Реакция протекает по схеме 2А + 3В = С. Концентрация вещества А уменьшилась на 0,1 моль/л. Каково при этом изменение концентрации вещества В?

2.9.В реакции С + О2 = СО2 концентрация кислорода увеличена в 4 раза. Во сколько раз возрастет скорость реакции?

2.10.Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза.

2.11.Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает по уравнению

2NO+Cl2 ↔ 2NOCl. Как изменится скорость реакции при увеличении: а)концентрации оксида азота в два раза; б)концентрации хлора в два раза;

38

в)концентрации обоих веществ в два раза?

2.12.В реакции С + 2Н2= СН4 концентрация водорода увеличится в 2 раза. Во сколько раз возрастет скорость реакции?

2.13.Как изменится скорость прямой реакции N2 + 3Н2↔ 2NH3, если объем газовой смеси уменьшить в 2 раза?

2.14.Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С, чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза?

2.15.Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3Н2 ↔ 2NН3, чтобы скорость реакция возросла в 100 раз?

2.16.Как изменится скорость реакции СО + Cl2 ↔ COCl2, если объем системы: а) уменьшить вдвое; б) увеличить втрое?

2.17.Как изменится скорость реакции 2NО + O2 ↔ 2NO2, если объем газовой смеси уменьшить в три раза?

2.18.Как изменится скорость реакции Na2S2O3 = Na2SO4 + H2SO4+S, если: а)реагирующую смесь разбавить в три раза; б) повысить концентрацию

Na2S2O3 в два раза, а серной кислоты - в три раза; в) понизить концентрацию Na2S2O3 в два раза, а серной кислоты повысить в два раза?

2.19.Во сколько раз необходимо увеличить концентрацию углекислого газ, чтобы скорость реакции СО2 + С = 2СО возросла в 3 раза?

2.20.Как изменится скорость реакции N2 + 3H2 ↔ 2NH3 , если объем газовой смеси увеличить в два раза?

2.21.Во сколько раз надо изменить давление газовой смеси для того, чтобы увеличить скорость реакции 2SО2 + О2 ↔ 2SО3 в 27 раз?

2.22.Как изменится скорость реакции 2NО + O2 ↔ 2NO2, если давление этой химической системы, находящейся в замкнутом сосуде, увеличить в два раза?

2.23.Как надо повысить давление в некоторой газовой химической системе А + В ↔ С для того, чтобы скорость реакции образования вещества С возросла в 33 раза?

2.24.Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO2 по реакции 2NO + O2 ↔ 2NO2 возросла в 1000 раз?

2.25.К некоторому моменту времени скорость реакции А + B ↔ C уменьшилась в 100 раз. Как изменились концентрации веществ А и В (начальные концентрации веществ А и В были равны между собой)?

2.26.Константа скорости реакции омыления этилового эфира уксусной кислоты едким натром

CH3COOС2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH

при 100C равна 2,38, если время выражено в минутах. Найти скорость реакции в начальный момент, если смешать а)1л 0,5 М раствора эфира и 1 л 0,5 М раствора едкого натра;

б)4 л 0,2 раствора эфира с 4 л 0,5 М раствора едкого натра.

2.27.Константа скорости взаимодействия окиси углерода и хлора при 270С равна 0,18, если время выражено в минутах. Найти отношение скоростей в начальный момент реакции и в момент, когда половина исходных веществ вступила в реакцию, если взяты эквимолекулярные количества окиси углерода и хлора, а объем, занимаемый газами, не изменяется.

39

2.28.На сколько градусов следует повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 8 раз (γ = 2)?

2.29.Во сколько раз увеличится скорость реакции, если температура повысилась на 300С, а γ = 3?

2.30.При повышении температуры на 60°С скорость реакции увеличилась в 4000 раз. Вычислить γ.

2.31.При повышении температуры на 42°С скорость реакции увеличилась в 320 раз. Вычислить γ.

2.32.Скорость химической реакции возросла в 124 раза, γ = 2,8.

На сколько градусов была повышена температура?

2.33.Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 400С, если γ = 3,2?

2.34.На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ=2,5)?

2.35.При повышении температуры на 500С скорость реакции возросла в 1200 раз. Bычиcлить γ.

2.36.Вычислить γ реакции, если константа скорости её при 120°С составляет

5,88 10-4, а при 1700С, равна 6,7 10-2 с-1.

2.37.Примем скорость некоторой химической реакции при 0°С за единицу. Чему будет равна скорость той же реакции при 200°С, если принять температурный коэффициент скорости равным 3?

2.38.Скорость некоторой реакции при 100°С равна единице. Во сколько раз медленнее будет протекать та же реакция при 10°С (температурный

коэффициент скорости принять равным 2)? Если реакция протекает практически до конца при 1000С за 10 с, то сколько времени для той же реакции понадобится при 100С?

2.39.Некоторая, реакция при 00С протекает практически до конца за 4,5 часа (около 16384с = 214с). При какой температуре реакция пройдет практически до конца в 1с (температурный коэффициент принять равным 2)?

2.40.Температурный коэффициент скорости некоторых ферментативных

процессов достигает семи. Принимая скорость ферментативного процесса при 200С за единицу, указать, чему могла бы быть равна скорость этого процесса при 500С.

2.41.Две реакции при 283К протекают с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2,5, второй-3. Как будут относиться скорости реакций, если первую провести при 350К, а вторую - при 330К?

2.42.При какой температуре реакция закончится за 45 мин, если при 293К на это требуется 3 часа? Температурный коэффициент скорости реакции равен

3,2.

2.43.На сколько надо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? Температурный коэффициент равен 2,7.

2.44.Температурный коэффициент скорости реакции разложения йодистого

водорода 2HJ ↔ H2 + J2 равна 2. Найти константу скорости этой реакции при 624К, если при 629К константа скорости равна 8,9 · 10-5 л.моль-1·с-4.