2.3. Работа, энергия, импульс тела

2.59. Пловец, прыгнув с пятиметровой вышки, погрузился в воду на глубину 2 м. С каким ускорением и сколько времени он двигался в воде? Сопротивление воздуха не учитывать. Решить задачу, используя закон сохранения энергии.

2.60^*. Тело массой 5 кг поднимают с ускорением а = 2 мс². Определить работу силы в течение первых пяти секунд.

2.61^*. С башни высотой Н = 20 м горизонтально со скоростью = 10 мс брошен камень массой m = 400 г. Определите, какой будет через 1 с после начала движения кинетическая энергия тела (Т), его потенциальная энергия (U), полная энергия этого тела (E).

2.62^*. Автомобиль массой m = 2 т останавливается за  = 6 с, пройдя расстояние S = 30 м. Определить начальную скорость автомобиля и силу торможения.

2.63^*. Определить, какая кинетическая энергия должна быть сообщена ракете массой m₀ = 15000 т, чтобы она прибрела скорость V = = 12 кмс.

2.64. Тело, падая с некоторой высоты в момент соприкосновения с землей имеет импульс p = 100 кгмс и кинетическую энергию Т = 500 Дж. С какой высоты упало тело? Какова масса тела?

2.65. Масса катка в 18 раз больше массы легкового автомобиля, а скорость катка в 6 раз меньше скорости легкового автомобиля. Сравните значения их импульсов и кинетической энергии.

2.66. Снаряд массой m = 10 кг, вылетевший из орудия, в верхней точки траектории имеет скорость V = 200 мс.В этой точке он разрывается на два осколка. Меньший осколок массой m_м = 2 кг полетел в противоположном начальному направлении со скоростью V_м = 800 мс. Определите численное значение и направление скорости второго осколка V_б.

2.67. Платформа с песком общей массой 20 т стоит на рельсах на горизонтальном участке пути. В песок попадает и застревает в нем снаряд массой 80 кг. С какой скоростью начнет движение платформа, если снаряд попадает в нее со скоростью V_С = 500 мс под углом  = 30 С к горизонту. Трением пренебречь.

2.68. Мяч массой 100 г летит горизонтально со скоростью 5 мс и ударяется о вертикальную стену. Определите изменение импульса мяча: а) при абсолютно неупругом ударе; б) при абсолютно упругом ударе.

2.69. В чем причина стабильности положения в пространстве крупных небесных объектов (звезд, планет и т.п.)?

2.70. Человек начинает вращение вокруг вертикальной оси, проходящей через тело, с раскинутыми руками, а затем резко прижимает их к телу. Как и почему это отразится на скорости его вращения?

3. Химическое равновесие

3.1. Скорость расходования озона в реакции 2O₃  3O₂ составляет 410^-3 моль(лс). Чему равна при этом скорость образования кислорода?

3.2^. В водный раствор хлороводорода погружены цинковый тетраэдр, цинковый куб, цинковый шар. Сравните скорости растворения этих тел в начальный момент времени, если: а) объёмы всех тел одинаковы; б) массы всех тел одинаковы; в) площади поверхности всех тел одинаковы; г) длины ребер куба и тетраэдра одинаковы и равны диаметру шара.

3.3^. В герметическом реакционном сосуде находятся водород и пары йода. Начальные концентрации водорода и йода, соответственно, 0,40 мольл и 0,30 мольл. Через некоторое время после начала реакции наступает равновесие, значение константы для которого равно 40. Определите равновесные концентрации водорода, йода и йодоводорода.

3.4. Как надо изменить температуру реакционной среды, чтобы скорость реакции: а) увеличилась в 243 раза; б) уменьшилась в 243 раза? Значение температурного коэффициента  = 3. Каким будет время протекания реакции, если при начальной температуре оно составляет 15 мин?

3.5. В каком направлении произойдет смещение химического равновесия в системе Fe₃O_4(тв) + 4H_2(г)  Fe_(тв) + 4H₂O_(г), Н⁰  0 при:

а) понижении температуры;

б) повышении давления газов?

3.6. Для реакции, протекающей по уравнению: 4P_(тв) + 5O_2(г)  2P₂O_5(тв), Н⁰  0, определите направление смещения равновесия при:

а) увеличении количества вещества фосфора;

б) уменьшении концентрации кислорода?

3.7. В реакционной системе N_2(г)+3H_2(г) 2NH_3(г), Н⁰  0 установилось равновесие. Скорость какой реакции (прямой или обратной) станет преобладать при:

а) повышении температуры;

б) увеличении концентрации азота?

3.8. В каком направлении сместится равновесие в реакции получения фосгена CO_(г) +Cl_2(г)  COCl_2(г) при:

а) увеличении концентрации свободного хлора;

б) общем понижении давления в системе?

3.9. Будет ли смешаться равновесие, если да – в каком направлении в системе H_2(г) + S_(тв) H₂S_(г) при:

а) увеличении концентрации водорода;

б) общем увеличении давления в системе?

3.10. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе 2CO_(г)  CO_2(г) +C_(тв), Н⁰0 кДж, если:

а) повысить температуру;

б) увеличить концентрацию угарного газа?

3.11. В каком направлении сместится равновесие в системе 2NO_(г) + O_2(г)  2NO_{2(г) )}, Н⁰ 0, при:

а) увеличении концентрации диоксида азота;

б) повышении температуры?

3.12. В каком направлении сместится равновесие в системе 4HCl_(г) +O_2(г) 2Cl_2(г) +2H₂O_(г) при:

а) общем понижении давления;

б) уменьшении объема системы?

3.13. В каком направлении произойдет смещение химического равновесия в системе 3Fe_(тв)+ 4H₂О_(г)  3Fe₃O_4(тв) + 4H_2(г), при:

а) увеличении концентрации паров воды;

б) повышении общего давления в системе?

3.14. Определите направление смещения равновесия в системе COCl_2(г) CO_(г) + Cl_2(г), Н⁰0 при:

а) повышении температуры;

б) увеличении концентрации свободного хлора?

3.15. В реакционной системе 2NO_(г) + Cl_2(г)  2NOCl_(г) установилось равновесие. Скорость какой реакции (прямой или обратной) станет преобладающей при:

а) повышении общего давления в системе;

б) уменьшения концентрации паров NOCl?

3.16. В каком направлении произойдет смещение равновесия в системе H_2(г) + S_(тв) H₂S_(г), если:

а) увеличить количество вещества серы в системе;

б) понизить концентрацию сероводорода?

3.17. В какую сторону сместится равновесие в системе N_2(г)+3H_2(г) 2NH_3(г), Н⁰0 при:

а) увеличении общего давления;

б) увеличении концентрации аммиака?

3.18. Как надо изменить: а) температуру; б) общее давление, чтобы равновесие в системе CO_2(г) + C_(тв) 2CO_(г), Н⁰0 сместить в сторону образования оксида углерода (II)?

3.19. Какими изменениями концентраций компонентов системы 2NO_(г) + O_2(г)  2NO_2(г) или ее объема можно сместить равновесие в сторону образования оксида азота (IV)?

3.20. Какими изменениями концентраций компонентов, а также – общего объема системы Mn(NO₃)_2(тв)  MnO_2(тв) + 2NO_2(г) можно сместить равновесие в сторону исходных веществ?

3.21. Какими изменениями концентраций компонентов системы COCl_2(г)  CO_(г) +Cl_2(г) и ее объема можно сместить равновесие в сторону реакции разложения?

3.22. Какими изменениями концентраций компонентов в системе 2Cu(NO₂)_2(тв)  2CuO_(тв) +4NO_2(г) + O_2(г); H⁰0, а также  повышение или понижением температуры можно сместить равновесие в сторону реакции разложения?

3.23. Увеличением концентрации каких веществ, а также – каким изменением объема (увеличением или уменьшением) можно увеличить выход аммиака? Уравнение реакции процесса: N_2(г)+3H_2(г) 2NH_3(г).

3.24. Как следует изменить объем системы NН₄Cl_(тв)  NH_3(г) + HCl_(г) и концентрации компонентов для смещения равновесия в сторону продуктов реакции?

3.25. Концентрации каких компонентов следует изменить (увеличить или уменьшить), чтобы сместить равновесие в системе 2LiOH_(тв)  Li₂O_(тв) + H₂O_(г) в сторону реакции разложения? Как для этого нужно изменить общее давление в системе?

3.26. Какими изменениями концентраций компонентов системы 4HCl_(г) + O_2(г)  2Cl_2(г) + 2H₂O_(г) и общего давления можно сместить равновесие в сторону прямой реакции?

3.27. Какими изменениями концентраций компонентов в системе CaCO_3(тв)  CaO_(тв) + CO_2(г), а также общего давления можно сместить равновесие в сторону реакции разложения?

3.28. Какими изменениями концентраций компонентов в системе 2AgNO_3(тв)  2Ag_(тв) + 2NO_2(г) + O_2(г), Н⁰0, а также  повышением или понижением температуры можно сместить равновесие в системе в сторону реакции разложения?

3.29. Добавкой каких веществ данной системы и каким изменением общего давления можно сместить равновесие в сторону исходных веществ 2NaHCO_3(тв) Na₂CO_3(тв) +CO_2(г) + H₂O_(г)?

3.30. Как надо изменить концентрацию оксида углерода (II) (увеличить или уменьшить) в системе CO_2(г) + C_(тв) 2CO_(г), чтобы сместить равновесие в сторону продуктов реакции? Как повлияет на равновесие увеличение количества вещества углерода?

3.31. Какими изменениями концентраций компонентов системы 2NO_(г) + О_2(г) 2NO_2(г) Н⁰0 и общего давления в ней можно сместить равновесие в сторону реакции разложения?

3.32. Какими изменениями концентраций компонентов в системе 2KNO_3(тв)  2KNO_2(тв) + O_2(г); Н⁰0, а также  каким изменением температуры можно сместить равновесие в системе в сторону реакции разложения?

3.33. В реакционной системе H_2(г) + Cl_2(г)  2HCl_(г) установилось равновесие. Скорость, какой реакции (прямой или обратной) станет преобладающей при:

а) при повышении концентраций водорода и хлора;

б) при общем повышении давления?

3.34.Определите направление смещения равновесия в системе NН₄NO_3(nd)  NO_2(г) + H₂O_(ж) при :

а) уменьшении объема системы;

б) добавлении воды.

3.35. В какую сторону сместится равновесие в системе K₃PO_4(р-р)  3K⁺_(р-р) + PO₄^3-_(р-р) при:

а) добавлении в раствор хлорида калия;

б) добавлении в раствор хлорида меди (II)?

3.36. Добавлением каких веществ и какими изменениями давления можно сместить равновесие в системе в сторону исходных веществ? Схема реакции: 2KMnO_4(тв)  K₂MnO_4(тв) + MnO_2(тв) + O_2(г).

3.37. Какими изменениями объема и температуры системы (NH₄)₂Cr₂O_7(тв)  Cr₂O_3(тв) + N_2(г) + 4H₂O_(г), Н⁰0 можно сместить равновесие в сторону продуктов реакции?

3.38. Определите, в каком направлении будет смещаться равновесие в обратимых реакциях, представленных уравнениями а) – н), при: а) увеличении концентрации первого члена уравнения каждой реакции; б) уменьшении общего объема реакционной системы; в) уменьшении давления; г) повышении температуры; д) увеличении количества вещества карбоната кальция в реакции ж) и углерода (графита) в реакции и).

Условия протекания реакций и характер агрегатного состояния веществ предложите самостоятельно, сообразуясь с данными известными из литературных источников.

а) 2SO₂ + O₂  2SO₃ + 197 кДж;

б) 3O₂  2O₃ – 185 кДж;

в) 2H₂ + O₂  2H₂O + 572 кДж;

г) 2NO + O₂  2NO₂ + 114 кДж;

д) N₂ + O₂  2NO – 181 кДж;

е) 2CO + O₂  2CO₂ + 569кДж;

ж) CaCO₃  CaO +CO₂ – 72,5 кДж;

з) 2HBr  H₂ + Br₂ – 72,5 кДж;

и) 2CO  CO₂ + C_(граф) + 172 кДж;

к) 4HCl + O₂  2H₂O +2Cl₂ +115 кДж;

л) N₂O₄  2NO₂ - 58кДж;

м) CО₂ + 2H₂  CH₃OH – 193 кДж;

н) CO + H₂O  CO₂ + H₂ + 43кДж.

3.39^. Определите направление смещения равновесия в системе CO_(г) + Cl_2(г)  COCl_2(г) при одновременном повышении давления в 4 раза и понижении температуры на 50 С. Температурные коэффициенты прямой и обратной реакций равны, соответственно, 2 и 3.