Практичні завдання і задачі до теми 6

Завдання 1

1. Напишіть вираз швидкості реакції:

а) 2А + В = А₂В; в) СO₂ + С = 2СО;

б) 3H₂ + N₂ = 2NH₃; г) Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4CO₂.

Як зміниться швидкість реакцій а і б при збільшенні концентрацій вихідних речовин у два рази?

41

2. За сталих температури і тиску в посудині місткістю 0,5 л міститься 0,03 моль нітроген (IV) оксиду. Обчисліть константу швидкості k₁ прямої реакції, перебіг якої проходить за рівнянням 2NO₂ = N₂O₄, якщо швидкість реакції за даних умов дорівнює 1,08 моль/(лс).

3. Константа швидкості реакції А + 2В = АВ₂ дорівнює 20 (лс)/моль.

а) Обчисліть швидкість v₁ цієї реакції в початковий момент, якщо концентрація речовини А дорівнює концентрації речовини В і становить 0,4 моль/л.

б) Яка буде швидкість v₂ цієї реакції через деякий час , якщо до цього моменту утвориться 0,1 моль/л речовини АВ?

4. Як зміниться швидкість прямої і зворотної реакції

а) H₂ + Cl₂  2HCl; в) N₂O₄  2NO₂;

б) 2H₂ + O₂  2H₂O; г) 4HCl + O₂  2H₂O + 2Cl₂.

якщо за сталої температури в одному випадку зменшити концентрацію кожної речовини в 2 рази, а в іншому – збільшити тиск у 3 рази?

Запишіть вираз швидкості кожної реакції і дайте числову відповідь.

5. Як зміняться швидкості прямої і зворотної реакцій при збільшенні об’єму системи в два рази за сталої температури:

а) N₂ + O₂  2NO; б) 2С + O₂  2СO;

в) Fe₂O₃ + CO = FeO + CO₂.

Запишіть вираз швидкості кожної реакції і дайте числову відповідь.

6. Обчисліть температурний коефіцієнт швидкості деяких реакцій, якщо при підвищенні температури

а) від 10 ^оС до 50 ^оС швидкість реакції збільшилася у 16 разів;

б) від 50 ^оС до 100 ^оС швидкість реакції збільшилася у 1024 разів.

7. Температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 1,5. У скільки разів збільшиться швидкість цієї реакції при підвищенні темпера-тури: а) на 30 ^оС; б) від 40 ^оС до 90 ^оС?

8. При підвищенні температури на 10 ^оС швидкість реакції збільшилась у 2 рази. У скільки разів збільшиться швидкість цієї ж реакції при підвищенні температури на а) 50 ^оС; б) 100 ^оС?

9. На скільки градусів потрібно підвищити температуру, щоб швидкість реакції збільшити у 81 раз, якщо температурний коефіцієнт швид-кості дорівнює 3?

10. У скільки разів слід збільшити концентрацію речовини В₂ у системі 2А_2(г.) + В_{2 (г.)} = 2А₂В _(г.), щоб при зменшенні концентрації речовини А₂ у 4 рази швидкість прямої реакції не змінилася?

42

11. У дві посудини однакового об’єму помістили: у першу – 1 моль газу А і 2 молі газу В, а у другу – 2 молі газу А і 1 моль газу В. Тем-пература у обох посудинах однакова. Чи буде відрізнятися швид-кість реакції між газами А і В, якщо швидкість реакції описується рівнянням: а) v = k₁[A][B]; б) v = k₁[A]²[B]. Наведіть числові розв’язки.

12. Обчисліть значення константи швидкості реакції А + В = АВ, якщо за концентрацій речовин А і В, які дорівнюють 0,05 і 0,01 моль/л, відповідно, швидкість реакції становить 510^–5 моль/(лхв).

13. У системі CO + Cl₂  COCl₂ концентрацію СО збільшили від 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацію хлору – від 0,02 до 0,06 моль/л. У скільки разів збільшилась швидкість прямої реакції?

14. Як зміниться швидкість реакції 2NO _(г.) + O_{2 (г.)} = 2NO_{2 (г.)}, якщо: а) збільшити тиск у системі у 3 рази;

б) зменшити об’єм системи у 3 рази;

в) збільшити концентрацію NO у 3 рази?

15. Дві реакції відбуваються при 25 ^оС з однаковою швидкістю. Темпе-ратурний коефіцієнт першої реакції дорівнює 2, а другої – 2,5. Знайдіть відношення швидкостей цих реакцій при 95 ^оС.

Завдання 2

1. Запишіть вирази констант рівноваги для реакцій:

а) 3H₂ + N₂  2NH₃; в) 3Fe₂O₃ + Н₂  H₂O_(пара) + 2Fe₃O₄;

б) Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4CO₂; г) C + CO₂  2CO.

В якому напрямі зміститься рівновага в кожному випадку при збіль- шенні тиску?

2. Дією яких чинників можна змістити рівновагу вказаних реакцій вправо:

а) С + Н₂О_(пара)  СO + H₂; H = 129,89 кДж/моль;

б) 3H₂ + N₂  2NH₃; H = –92,18 кДж/моль.

3. Обчисліть константу рівноваги реакції 2HBr  H₂ + Br₂, якщо почат­кова маса бромоводню становила 0,809 г, а до моменту усталення рівноваги прореагувало 5 % вихідної речовини.

4. У посудину об’ємом 0,5 л помістили 0,5 моль водню і 0,5 моль азоту. За певної температури до моменту усталення рівноваги утворилося 0,02 моль аміаку. Обчисліть константу рівноваги даної реакції.

5. За певної температури склад рівноважної суміші в об’ємі 10 мл був таким: CO – 11,2 г; Cl₂ – 14,2 г; COCl₂ – 19,8 г. Обчисліть константу рівно­ваги реакції CO + Cl₂  COCl₂ за даних умов.

43

6. Константа рівноваги К реакції 2NO₂  N₂O₄ за певної температури дорівнює 0,3. Обчисліть рівноважні концентрації компонентів системи, якщо початкова концентрація NO₂ дорівнює 9,2 г/л.

7. Обчисліть вихідні концентрації водню і азоту в моль/л і г/л, якщо при досягненні стану рівноваги системи 3H₂ + N₂  2NH₃ концентрації реагуючих речовин були такі: азоту – 0,5 моль/л; водню – 0,3 моль/л; аміаку – 2 моль/л.

8. За певної температури в закритій посудині змішали 21,2 моль водню і 5,23 моль йоду. Визначте склад рівноважної системи (в моль/л), якщо константа рівноваги реакції H₂ + I₂  2HI за даних умов дорівнює 50.

9. Визначте константу рівноваги реакції 4HCl + O₂  2Cl₂ + 2H­₂O, якщо на момент рівноваги не прореагувало 0,8 моль гідрогенхлориду, а початкові кількості речовин становили: HCl – 2,4 моль, O₂ – 1,2 моль. Об’єм реактора дорівнює 4 л.

10. Для реакції H_{2 (г.)} + I_{2 (г.)}  2HI _(г.) за певної температури K_рівн = 1. Обчисліть, яка кількість водню прореагує до моменту рівноваги, якщо змішали 2 молі Н₂ і 4 молі I₂.

11. Константа рівноваги реакції FeO_(к.) + CO_(г.)  Fe_(к.) + CO_{2 (г.)} за певної температури дорівнює 0,5. Обчисліть рівноважні концентрації CO i CO₂, якщо їхні початкові концентрації були такі: СО – 0,05 моль/л, СО₂ – 0,01 моль/л.

12. Рівновага у системі H_{2 (г.)} + I_{2 (г.)}  2HI _(г.) усталилась за таких концентрацій речовин: Н₂ – 0,025 моль/л; I₂ – 0,005 моль/л; НІ – 0,09 моль/л. Обчисліть початкові концентрації водню та йоду.

13. Запишіть вирази констант рівноваги для реакцій:

а) 2СO + O₂  2СO₂; в) CaCO₃  CO₂ + CaO;

б) FeO + CO = Fe + CO₂; г) N₂O₄  2NO₂.

В якому напрямі зміститься рівновага в кожному випадку при зменшенні тиску?

14. Після змішування газів А і В у системі А _(г.) + В _(г.) = С _(г.) + D _(г.) усталю­ється рівновага за таких концентрацій речовин: [B] = 0,05 моль/л; [C] = 0,02 моль/л. Константа рівноваги реакції дорівнює 0,04. Обчисліть початкові концентрації речовин А і В.

15. У замкнутій посудині відбувається реакція АВ _(г.) = А _(г.) + В _(г.). Кон-стан­та рівноваги реакції дорівнює 0,04, а рівноважна концентрація речовини В – 0,02 моль/л. Обчисліть початкову концентрацію речовини АВ. Який відсоток речовини АВ розклався?

44

Завдання 3

1. Обчисліть значення для реакцій перетворення глюкози, що відбуваються в живому організмі: а) C₆H₁₂O₆ (к.) = 2С₂Н₅ОН (р.) + 2СО₂ (г.); б) C₆H₁₂O₆ (к.) + 6О₂ (г.) = 6СО₂ (г.) + 6Н₂О (р.) за такими вихідними даними: (C₆H₁₂O₆ (к.)) = –1273 кДж/моль; (C₂H₅OН (р.)) = –277,6 кДж/моль. Яка з цих реакцій постачає організму більше енергії?

2. Обчисліть для реакцій: а) 2H₂S (г.) + 3O₂ (г.) = 2SO₂ (г.) + 2H₂O (г.); б) 2H₂S (г.) + O₂ (г.) = 2S (г.) + 2H₂O (г.) Яка з цих реакцій термодинамічно має перевагу?

3. Визначте зміну ентропії S^o в реакції 2С _{(графіт)} + О_{2 (г)} = 2СО _(г).

4. Обчисліть ентальпію Н^о₂₉₈ реакції 2Mg_(к) + CO_{2 (г)} = 2 MgO _(к) + С _{(графіт)}.

5. Обчисліть G^o₂₉₈ для таких реакцій і визначте, в якому напрямку вони будуть самочинно протікати за стандартних умов:

а) NiO (к.) + Pb(к.) = Ni (к.) + PbO (к.)

б) Pb (к.) + CuO (к.) = PbO (к.) + Cu (к.)

в) 8Al (к.) + 3Fe₃O₄ (к.) = 9Fe (к.) + 4Al₂O_­3 (к.)

6. Обчисліть зміну ентальпії та зміну ентропії для таких реакцій:

а) MgO _(к.) + H_{2 (г.)} = Mg _(к.) + H₂O _(р.);

б) С _{(графіт)} + СО_{2 (г.)} = 2СО _(г.).

7. Обчисліть зміну ентальпії та зміну ентропії для таких реакцій:

а) 4HCl _(г.) + О_{2 (г.)} = 2Cl_{2 (г.)} + 2H₂O _(г);

б) NH₄NO_{3 (к.)} = N₂O _(г.) + 2Н₂О _(г).

8. Під час реакції сполучення 2,1 г заліза з сіркою виділилося 3,77 кДж теп­лоти. Обчисліть теплоту утворення ферум сульфіду.

9. Обчисліть, яка кількість теплоти виділиться при вибуху 8,4 л гриму-чого газу (суміш водню і кисню у співвідношенні 2:1), взятого за н.у.

10. Беручи до уваги тепловий ефект реакції

3CaO _(к.) + P₂O_{5 (к.)} = Ca₃(PO₄)_{2 (к.)}; Н^о = – 739 кДж,

обчисліть Н^о₂₉₈ утворення кальцій ортофосфату.

11. Беручи до уваги тепловий ефект реакції

CH₃OH _(р.) + 3/2О_{2 (г.)} = CO_{2 (г.)} + 2Н₂О _(р.); Н^о = – 726,5 кДж,

обчисліть Н^о₂₉₈ утворення метанолу.

12. Під час відновлення 12,7 г купрум(ІІ) оксиду вуглецем (з утворенням СО) поглинулося 8,24 кДж теплоти. Обчисліть Н^о₂₉₈ утворення CuO.

45

12. Унаслідок повного згорання етилену (з утворенням рідкої води) виділилося 6226 кДж теплоти. Обчисліть об’єм кисню, що прореагував (н.у.).

13. Водяний газ – це суміш однакових об’ємів водню і карбон(ІІ) оксиду. Обчисліть, яка кількість теплоти утвориться під час спалю-вання 112 л водяного газу, взятого за н.у.

14. Спалили з утворенням водяної пари однакові об’єми водню і ацетилену, узяті за однакових умов. У якому випадку виділиться більше теплоти? У скільки разів?