Задание 118

В каком направлении произойдет смещение равновесия системы 3Fe + 4H₂O ↔ Fe₂O₄ + 4H₂, если: увеличить концентрацию водорода; уменьшить концентрацию паров воды?

Ответ:

В соответствии с принципом Ле Шателье введение в равновесную систему дополнительных количеств какого-либо реагента вызывает сдвиг равновесия в том направлении, при котором его концентрация уменьшается. Поэтому избыток исходного вещества (исходных веществ) вызывает смещение равновесия вправо. Добавление продукта (продуктов) реакции вызывает смещение равновесия влево.

Для реакции: 3Fe + 4H₂O →Fe₃O₄+ 4H₂

1) При увеличении концентрации водорода смещение равновесия произойдет в сторону реакции, уменьшающей концентрацию водорода, в данном случае влево — в сторону обратной реакции.

2) При уменьшении концентрации паров воды смещение равновесия произойдет в сторону реакции, увеличивающей концентрацию паров воды, в данном случае влево — в сторону обратной реакции.

Задание 132

Давление пара эфира при 303 К равно 8,64 ∙ 10⁴ Па. Сколько молей вещества надо растворить в 40 молях эфира, чтобы понизить давление пара при данной температуре на 1 333 Па?

Ответ:

Давление пара над раствором нелетучего вещества в растворителе всегда ниже давления пара над чистым растворителем при той же температуре.

Относительное понижение давления пара растворителя над раствором, согласно закону Рауля, выражается соотношением:

(р⁰ – р) / р⁰ = n / (n + n₀),

где р⁰ – давление пара над чистым растворителем; р – давление пара растворителя над раствором; n – количество молей растворенного вещества; n₀ – количество молей растворителя.

Подставляем известные величины в закон Рауля:

1333 / 8,64∙ 10⁴ = n / (n + 40)

Отсюда n = 0,6268моль.

Задание 150

Для желатинизации пироксилина применяют смесь жидкостей состава (по массе): этанол – 44 %, диэтиловый эфир – 56 %. Приготовление раствора производят при 287 К. Определить объемную концентрацию насыщенных паров данных жидкостей над раствором.

Ответ:

Определяем молярную долю каждого компонента в жидкой фазе:

N₁ = [(m₁ / M₁)] / [(m₁ / M₁) + (m₂ / M₂)],

где М₁, М₂ – молярные массы компонентов; m₁, m₂ – массовые проценты компонентов; N₁, N₂ – молярные доли компонентов.

Принимаем N₁ – этиловый спирт, N₂ – диэтиловый эфир. Тогда М₁ = 46

и М₂ = 74.

N₁ = [(44/46)] / [(44/46) + (56/74)] = 0,56; N₂ = 1 − N₁ = 1 – 0,56 = 0,44.

Определяем давление насыщенного пара чистых компонентов p⁰₁и p⁰₂

при температуре 287 К (14 °С) по формуле Антуана (эмпирические константы находим по прил. 4).

lg p = A − [B / (C_A + t)];

lg p⁰₁ =7,81158 -[1918,508 / (252,125 +14)] = 0,60253;

p⁰₁ = 4,004 кПа = 4004 Па ;

lg p⁰₂ = 6,1227 - [1098,945 / (232,372 + 14)] = 1,6622;

p⁰₂ = 45,941 кПа = 45941 Па.

Вычисляем парциальное давление насыщенного пара каждого компонента над раствором по закону Рауля:

p₁= p⁰₁N₁ ; p₂ = p⁰₂N₂ ;

р₁(спирт) = 4004 Па · 0,56 = 2240,56 Па;

р₂(эфир) = 45941 Па · 0,44 = 20214,04 Па.

Находим концентрацию пара φ, %, каждого компонента:

φ = (р_парц · 100) / р_общ;

φ_спирт = ( 2240,56 · 100) / 101 325 = 2,21 %;

φ_эфир = ( 20214,04 · 100) / 101 325 = 19,95 %.