2. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

1611.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

1.39 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 103 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Гиббса в качестве критериев направления самопроизвольных процессов и равновесия?

10. Дайте определение понятию «химический потенциал». Для каких термодинамических систем и условий следует использовать химический потенциал?

С
2. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
	Практическое занятие № 3

идеальныхгде a, b, g, r – стех ометрические коэффициенты участвующих в реакции веществ A, B, G, R, – меет следующий вид:

1. Расчеты констант равновесия химических реакций

Константа равновес я химической реакции, протекающей в смеси

газов по уравнению

aA + bB ↔ gG +rR,

pAa pBb

где Kp – константа химического равновесия; pG, pR, pA, pB – равновесные

парциальные давления.

Константа равновесия

не зависит от давления. Учитывая

соотношение между парциальным давлением pi, Па, концентрацией Ci,

моль/м3, и мольной долей Ni

газа i-го компонента

бА

p C

R T N

ni p,

можно получить также выражения для константы равновесия химической

реакции:

Дg r

СG

СR

;

СAa СBb

NAa NBb

где p – общее давление; ni – число молей i-го компонента; ni– общее

число молей реагентов в равновесной газовой смеси.

Константы равновесия Kp, KC, KN

связаны соотношением

Kp KC (RT) n KN p n ,

где n = (g + r – a – b) – разность между стехиометрическими коэффициентами конечных и начальных газообразных веществ в

П р и м е р 1

соответствии с уравнением реакции. Константа равновесия KN зависит от

общего давления. Если	n = 0, то
Это означает, что	Kp = KC = KN.
Это означает, что	при n = 0 численные значения константы

равновесия при любом способе выражения концентрации одинаковы. В этом случае для вычисления константы равновесия достаточно знать число молей ni всех веществ в состоянии равновесия в любом заданном объеме.

Для гетерогенных реакций с участием газообразных веществ константа равновес я Kp выражается только отношением равновесных парциальных давлен й газообразных реагентов. Давление насыщенных

паров твердых		ли ж дк х веществ,		участвующих в реакции, не зависит
С
от		конденс рованной фазы и при постоянной температуре
остается постоянным.
	Напр мер, для реакции
		aA(т) + вВ(г) = gG(г);
	количества			g
				pG .
		K	p
				pBb
	Константу равновесия химической реакции можно вычислить
	бА

косвенным методом, пользуясь стандартными изменениями изобарных потенциалов. Изобарный потенциал является функцией состояния и его изменение не зависит от пути процесса, а лишь от начального и конечного

состояний системы. В уравнение,Дсвязывающее стандартные изменения изобарных потенциалов, подставляют известные константы равновесия

G0 2,303RT lgKp

и решают его относительно известной константы.

Рассмотрим два примера решения задач по расчетам констант
равновесия химических реакций.	И

При 200 ºС константа равновесия Kp реакции дегидрирования изопропилового спирта до ацетона (в газовой фазе)

СН3СНОНСН3 (г) ↔ СН3СОСН3 (г) + Н2 (г)

равна 6,92∙104 Па. Вычислить степень диссоциации изопропилового спирта при 200 ºС и давлении 9,7∙104 Па, считая, что смесь газов подчиняется законам идеальных газов.

Решение примера 1

Обозначим степень диссоциации изопропилового спирта через . Если до реакции число молей изопропилового спирта было n, то в

равновесной смеси остается n – n = n(1

– ) молей. В результате

реакции в соответствии с уравнением химической реакции должно

получиться n молей ацетона и n молей водорода.

умма молей газов в равновесной смеси равна

ni = n – n + n + n = n·(1 + ).

Парц альные давления реагирующих веществ в равновесной газовой

смеси равны

С pсп

pац pH2

или

бА

По закону действ я масс,

для данной реакции константа равновесия

выражается

pац pH2

pсп

Подставляя найденные парциальные давления в уравнение для Kp,

получим

1 2

0,415.

9,7 104

6,92 104

Отсюда =0,645.

П р и м е р 2

При 390 ºС и 1,013∙105 Па 0,0157 молей NO2 занимают объем

0,001 м , причем NO2

частично диссоциирует на NO и О2. Определить Kp

и KC для реакции

2NO + O2 ↔ 2NO2,

считая смесь газов идеальной.

Решение примера 2

Для вычисления степени термической диссоциации воспользуемся

уравнением pV inRT ,	где	i число,	показывающее, во сколько раз
увеличивается число	молей	смеси	при наличии диссоциации по

сравнению с числом первоначально взятых молей NO2. Если при диссоциации из одной молекулы образуется mновых молекул, то степень диссоциации

и															i 1		.
																	.
															m 1
											1,013 105 0,001
С						i		pV			1,013 105 0,001
																			1,17;
								nRT											1,17;
								nRT			0,0157 8,314 663
Для данной реакц							2NO2 ↔ 2NO + O2
						m 1,5 и							1,17 1			0,34.
						m 1,5 и										0,34.							5
		бА																					5
Отсюда ч сло молей:														1,5 1
а) в сходной смеси											0	0						n
б) в равновесной смеси											n				n /2			n(1 )
				n n					n											n(2 )		,
									2									2			2
отсюда pNO			2(1 )			p;	pO							p; pNO				2		p.
отсюда pNO						p;	pO			2				p; pNO				2		p.
2				2			2			2								2
		2									Д
		pNO				(1 )2(2 )								(1 0,34)2				(2 0,34)						-1.
Kp				2																	25,60 10 Па
	p2			pO				3p							0,343 1,013 105
		NO		2													И
Определяем KC :																	И
Kp KC(RT) 1; KC KpRT 25,60 10 5 8,314 663 1,41м3/моль.
Этот вид расчетов констант равновесия химических реакций
реализуется в задачах для самостоятельного решения.
					2.		Определение направления процесса
					по уравнению изотермы химической реакции

Изменение изобарного потенциала при протекании химической реакции в газовой фазе

aA + bB ↔ gG +rR

при постоянном давлении и постоянной температуре можно вычислить по уравнению изотермы

				g		r
G	0	2,303 R T		pG		pR

			lg		a		b	lgKp ,

				pA		pB

где p'G, p'R, p'A, p'B – любые взятые в реакцию парциальные давления реагирующих веществ. Формула справедлива только для начальных условий, когда все значения p'i постоянны.

Уравнение изотермы может быть записано также следующим образом (V = const и T = const):

					g	r
	F	0	2,303 R T		CG	CR
					a	b
				lg			lgKC ,
Если					CA	CB
где C'G, C'R, C'A, C'B – концентрации реагирующих веществ.
СПо знаку G			F можно судить о возможности протекания данной
реакции.	согласно расчету (ΔG)p,T < 0, то реакция может протекать
самопро звольно в прямом направлении. Если (ΔG)p,T > 0, то данная
	бАЗадача 2-1

реакция в прямом направлении самопроизвольно протекать не может. При (ΔG)p,T= 0 с стема наход тся в равновесии.

Пр бл женные данные о протекании реакции можно получить по стандартному зменен ю изо арного потенциала реакции, которое определяется по уравнению

G0реакц (n G0)прод (n G0)исх.вещ.

Если согласно расчету (ΔG)pеакц < 0, реакция протекает; если (ΔG)pеакц > 0, реакция в данных условиях не протекает.

трех случаев вариации значений). ВДтабл. 2.1 для каждого варианта даны: уравнение реакции, температура, а также константа реакции либо общее давление и степень диссоциации. В табл. 2.2 приведены значения парциальных давлений компонентов для трех случаев вариации их значений.

Определить, в каком направлении будет протекать процесс при следующих заданных значениях парциальных давлений компонентов (для

				Исходные данные для решения задачи 2-1						Таблица 2.1
				Исходные данные для решения задачи 2-1

	Вариант		Реакция			Т, оС	р, Па	Kp,
								Па (Па-1)
	1		N2О4 = 2 NО2			50	-	-			0,797·105
	2	H2O = H2 + ½О2				1500	1, 013·105	-				2,21·10-4
СО						1500	1, 013·105	-	-5			4,8·10-4
3			2 = СО + ½О2			1500	1, 013·105	-				4,8·10-4
	4		+ H2O = СО2 + H2			1500	-	0,31				-
	5	SO2Cl2 = SO2 + Cl2				30	-	2,88·103				-
	6	2H2 + S2(г) = 2H2S(г)				830	-	2,594·10-2				-
	7		Cl2 = 2Cl			1000	1, 013·105	-				3,5·10-4
	8	SO2 + NO2 = SO3 + NO				727	-	7,6				-
	9	4HCl(г)+O2 = 2H2O(г) + 2Cl2				900	-	0,923·10				-
	10	FeO(т) + CO = Fe(т) + CO2				1000	-	0,502				-
11		бА						0,429				-
11		Sb2S3(т) +3H2 = 2Sb(т)+3H2S				713	-	0,429				-
	12	СН4	+ H2O = СО + 3H2			1100	-	312,4·1010				-
	и
	13 SO2 + Cl2 = SO2Cl2					102	-	13,35				-
	14	2FeO(т) = 2Fe(т) + O2				1000	-	3,14·10-3				-
	15	2СО + 2H2 = СН4 + СО2				1000	-	2,57·10-8				-
	16	С2Н4(г) + H2 = С2Н6(г)				600	-	2,864·10-4
	17	2SO2 + O2 = 2SO3				727	-	3,417·10-5				-
	18	N2 + 3H2 = 2NН3				350	-	7,23·10-14				-
	19		2НI = H2 + I2			360	1, 013·105	-				0,20
20		РСl3 + Cl2 = PCl5			Д							-
20		РСl3 + Cl2 = PCl5				500	-	2,962·10-5				-
										Таблица 2.2
		Значения парциальных давлений для решения задачи 2-1

	Вариант	Номер			5		И5
	Вариант	Номер
		случая			Парциальные давления, Па
		вариации
		значений
	1	2					3

	1	1		Р(N2O4) = 1,013·105 ; Р(NO2) = 1, 013·105
		2		Р(N2O4) = 4,052·10 ; Р(NO2) = 1, 792·10
		3		Р(N2O4) = 1,681·105 ; Р(NO2) = 1, 013·105
	2	1		Р(Н2O) = 1,013·105 ; Р(Н2) = 1,013·105 ; Р(O2) = 1,013·105
		2		Р(Н2O) = 1,013·104 ; Р(Н2) = 2,026·102; Р(O2) = 1,28·10-3
		3		Р(Н2O) = 1,013·104 ; Р(Н2) = 1,013·101 ; Р(O2) = 1,28·10-3

												Продолжение табл. 2.2

	1	2							3
	3	1	Р(СO2) = 1,013·105; Р(СO) = 1,013·105; Р(O2) = 1,013·105
		2	Р(СO2) = 1,013·103; Р(СO) = 2,026·102; Р(O2) = 12,75·10-5
		3	Р(СO2) = 1,013·103; Р(СO) = 1,013·101; Р(O2) = 12,75·10-5
	4	1	Р(СO) = 2,026·105; Р(Н2О) = 6,078·105; Р(СO2) = 4,052·105;
			Р(Н2) = 3,039·105
		2	Р(СO) = 19,25·105; Р(Н2О) = 2,43·105; Р(СO2) = 4,052·105;
			Р(Н2) = 3,039·105
		3	Р(СO) = 20,26·105; Р(Н2О) = 5,065·105; Р(СO2) = 6,078·105;
			Р(Н2) = 2,026·105
	5	и							Р(SO2) = 2,026·105; Р(Cl2)=2,026·105
	5	1	Р(SO2Cl2) = 4,052·105;						Р(SO2) = 2,026·105; Р(Cl2)=2,026·105
С
			Р(SO2Cl2) = 3,565·10				3	;	Р(SO2) = 1,013·10			3	; Р(Cl2)=1,013·10				4
		2	Р(SO2Cl2) = 3,565·10					;	Р(SO2) = 1,013·10				; Р(Cl2)=1,013·10
		3	Р(SO2Cl2) = 2,026·103; Р(SO2) = 1,013·103; Р(Cl2)=1,013·104
6		бА
6		1	Р(Н2) = 2,026·105;			Р(S2) = 1,013·105 ; Р(Н2S) = 2,026·105
		2	Р(Н2) = 2,026·105; Р(S2) = 1,39·103 ; Р(Н2S) = 12,15·105
		3	Р(Н2) = 2,026·10	3	;	Р(S2) = 1,39·10				3	; Р(Н2S) = 16,20·10			5
	7	1	Р(Cl2) = 4,052·105; Р(Cl) = 2,026·105
		2	Р(Cl2) = 7,091·105; Р(Cl) = 2,775·102
		3	Р(Cl2) = 7,091·103; Р(Cl) = 2,127·102
	8	1	Р(SO2) = 1,013·105; Р(NO2) = 6,078·105; Р(SO3) = 2,026·105;
			Р(NO) = 3,039·105
		2	Р(SO2) = 0,399·105; Р(NO2) = 1,013·105; Р(SO3) = 1,52·105;
			Р(NO) = 2,026·105
		3	Р(SO2) = 2,026·105; Р(NO2) = 3,039·105; Р(SO3) = 10,13·105;
			Р(NO) = 6,078·10		5
			Р(NO) = 6,078·10
	9	1	Р(НCl)=1,013·105; Р(O2) = 1,013·105; Р(Н2O) = 1,013·105 ;
			Р(Cl2) =1,013·105
		2	Р(НCl)=1,013·105; Р(O2) = 9,73·105; Р(Н2O) = 2,026·105													;
			Р(Cl2) =1,52·105	5					И5
			Р(Cl2) =1,52·105
		3		5							5				5	;
		3	Р(НCl)=1,013·10		Д; Р(O2) = 10,13·10 ; Р(Н2O) = 1,52·10											;
			Р(Cl2) = 1,52·105
	10	1	Р(СO) = 2,026·105; Р(СO2) = 4,052·105
		2	Р(СO) =1,62·105; Р(СO2) = 3,039·105
		3	Р(СO) = 2,026·105; Р(СO2) = 2,026·105
	11	1	Р(Н2) = 0,709·10 ; Р(Н2S) = 0,507·10
		2	Р(Н2) = 0,674·105; Р(Н2S) = 0,507·105
		3	Р(Н2) = 0,304·105; Р(Н2S) = 0,507·105

Окончание табл. 2.2

121 Р(СН4) = 0,203·105; Р(Н2O) = 1,013·105 ; Р(СO) = 10,13·105; Р(Н2) = 2,026·105

		2	Р(СН4) = 1,013·105; Р(Н2O) = 2,026·105 ; Р(СO) = 10,13·105;
			Р(Н2) = 2,026·105
С			Р(СН4) = 1,013·105; Р(Н2O) = 1,053·105 ; Р(СO) = 12,15·105;
		3	Р(СН4) = 1,013·105; Р(Н2O) = 1,053·105 ; Р(СO) = 12,15·105;
			Р(Н2) = 3,039·105
	13	1	Р(SO2) = 1,063·104; Р(Cl2)=3,026·104;Р(SO2Cl2) = 7,052·104
		2	Р(SO2) = 4,015·103; Р(Cl2)=4,013·104; Р(SO2Cl2) = 6,678·103
		3	Р(SO2) = 3,013·102; Р(Cl2)=2,026·103; Р(SO2Cl2) = 1,013·103
	14	1	Р(O2) = 4,052·10-3
		2	Р(O2) = 3,14·10-3
		3	Р(O2) = 2,026·10-3
	15	1	Р(СO) =1,013·104; Р(Н2) = 2,026·104; Р(СН4) = 2,026·104;
			Р(СO2) = 6,078·104
		2	Р(СO) =2,013·104; Р(Н2) = 1,601·104; Р(СН4) = 1,32·104;
		иР(СO2) = 2,026·105
		3	Р(СO) =1,013·104; Р(Н2) = 1,013·105; Р(СН4) = 1,013·105;
			Р(СO2) = 5,065·105

161 Р(С2Н4) = 4,56·104; Р(Н2) = 5,07·104; Р(С2Н6) = 5,07·103 2 Р(С2Н4) = 5,06·103; Р(Н2) = 1,52·104; Р(С2Н6) = 8,11·104 3 Р(С2Н4) = 4,56·1043,039·104; ; Р(С2Н6) = 5,07·103

171 Р(SO2) = 7,32·104; Р(O2) = 2,03·104; Р(SO3) = 7,8·103 2 Р(SO2) = 5,71·104; Р(O2) = 1,03·104; Р(SO3) = 3,38·104 3 Р(SO2) = 2,53·104; Р(O2) = 1,27·104; Р(SO3) = 6,33·104

181 Р(N2) = 1,013·105 ; Р(Н2) = 1,013·105; Р(NН3) = 1,013·105

2 Р(N2) = 50,65·105 ; Р(Н2) = 151,95·105; Р(NН3) = 1,013·105бА


	3	Р(N2) = 4,36·105			Д
	3	Р(N2) = 4,36·105		; Р(Н2) = 20,26·105; Р(NН3) = 6,065·105
19	1	Р(НI) = 3,039·104;				Р(Н2) =3,039·104;			Р(I2) = 5,07·104
	2	Р(НI)=3,039·104;				И
	2	Р(НI)=3,039·104;				Р(Н2) =3,039·104;			Р(I2) = 4,76·102
	3	Р(НI)=3,039·10	4	;		Р(Н2) =3,039·10	4	;	Р(I2) = 1,013·10	3
20	1	Р(РСl3) =1,013·104; Р(Cl2)=2,026·105; Р(РСl3) =5,07·104
	2	Р(РСl3) =7,32·104; Р(Cl2)= 1,52 ·105; Р(РСl3) =6,678·103
	3	Р(РСl3) =1,013·104; Р(Cl2)= 1,32·104; Р(РСl3) =2,53·104

П р и м е р

Степень диссоциации фосгена по реакции СОCl2 ↔ CO + Cl2

при 600 ºС и 1,38∙105 Па равна 0,9. Определить в каком направлении будет протекать процесс при заданных значениях парциальных давлений компонентов (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Значения парциальных давлений компонентов

Варианты

pCOCl2, Па

pCO, Па

pCl2, Па

1,013∙105

1,048∙105

2,026∙105

3,039∙105

1,048∙105

3,039∙105

Решение

подстановки

1. Определяем константу равновесия реакции

СОCl2 ↔ CO + Cl2.

pCO

pCl

n∙(1 – α)

nα

n(1 )

; p p

p; p

бА

n(1 )

Cl2

n(1 )

COCl2

COCl

После

простых преобразований получаем

p 2

1,38 105

0,92

Kp 1 2

1 0,92

5,883 10 Па.

Направление процесса определяем по изменению изобарного потенциала G в кДж, которое вычисляем по уравнению изотермы

химической реакции.			Д
Для первого случая			Д
Для первого случая
			5				5
	1,013 10			1,013 10					5
	1,013 10			1,013 10					5
G1 2,303 8,314 873 lg						5		lg5.883 10			12,76.
			1,013 10
Следовательно, в первом			случае			процесс в прямом направлении
возможен.								И
возможен.
Для второго случая
								5
			2,026 3,039 10									5
			2,026 3,039 10						lg5,883 10			5
G2 2,303 8,314 873 lg				1,048 10				5	lg5,883 10				0.
				1,048 10
Следовательно, во втором случае система находится в равновесии.
Для третьего случая
		3,039 10			5	3,039 10			5

													5
G2 2,303 8,314 873 lg										lg5,883 10			2,93.
G2 2,303 8,314 873 lg				1,048 10			5			lg5,883 10			2,93.
				1,048 10

Следовательно, в третьем случае процесс неосуществим в прямом направлении, но возможен в обратном направлении.

Решение задачи 2-1:

1.Записываем уравнение реакции.

2.Определяем константу равновесия реакции (если Кр дана по условию задачи, этот пункт не выполняется).

3. Вычисляем изменение изобарного потенциала G по уравнению

изотермы химической реакции для первого случая вариации значений

парциальных давлений.

Вычисляем

для

второго

случая

вариации

значений

парциальных давлен й.

Выч сляем

для

третьего

случая

вариации

значений

парциальных

давлен й.

6. Делаем вывод: в каком случае система находится в равновесии; в

каком процесс возможен в прямом направлении, в каком возможен в

обратном направлен , а в прямом неосуществим.

зобары

3. Расчеты по уравнениям изобары химической реакции

Вл ян е температуры

на

константу равновесия выражается

уравнен ями

зохоры:

dlnKp

RT2

или

RT2

;

d ln KC

или

d ln KC

ДH

Если допустить в первом приближении, что ∆Н = const (это можно принять, если рассматривать изменение константы равновесия в небольшом температурном интервале), то тогда в интегральной форме уравнение изобары имеет следующий вид:

lgKp			2,303 RT + сonst.
Интегрирование в пределах от Т1 до Т2				приводит к уравнению
	Kp,2		H	(T T )
lg				2	1	.
	K
		p,1	2,303R TИT
				1	2

Эти уравнения позволяют определить достаточно точно константу равновесия при Т2 в небольшом интервале температур Т1 … Т2, если известны Кр,1 – константа равновесия при Т1 и тепловой эффект реакции ∆Н, или вычислить тепловой эффект, если известны значения констант равновесия при двух температурах.

При более точном интегрировании следует учитывать, что ∆Н = f (T). Эту зависимость определяют по уравнению Кирхгофа.

Задача 2-2

По уравнению изобары химической реакции определить недостающие данные: тепловой эффект реакции, константу равновесия этой реакции при одной из температур или температуру, которой соответствует определенная константа равновесия. Зависимостью теплового эффекта от температуры пренебречь. Исходные данные для решения задачи пр ведены в табл. 2.4.

С														Таблица 2.4
С						Исходные данные для решения задачи 2-2
						Исходные данные для решения задачи 2-2

		Т1				Кр1, Па		Т2			Кр2, Па			∆Н, кДж/моль
	1	1000 К				4,033·10-6		2000 К				-		561,3
	2	167	оС			4693,2		185	оС		8826,4				-
	Вариант
	5							575 К				-		91,546
	3	475 К				1,013·10		575 К				-		91,546
	4	600 К				9,525·10-26		800 К			2,33·10-16				-
	5	1150 К				0,669·105		-			1,013·105			167,36
	6	1400 К				1,013·105		1498 К				-		0,595
	7	490	оС			7847		540	оС		99351				-
	8	200	оС			1,013·105		225	оС		5,065·105				-
	9	677	оС			6,702		772	оС		56,075				-
	10	45,43оС				10213		25оС			1935				-
			о						о
	11	бА									41,7				-
	11	360			С	61,6		445		С	41,7				-
	12	893 К				7,109·10-16		973 К			2,103·10-16					-
	13	900	оС			1,32·105		-			1,013·105			165,0
	14	2000 К				3,91·10-6		2100 К			2,22·10-10				-

			о				-34						5
	15	450			С	8,85·10		Д						-1407,9
	15	450			С	8,85·10		-			1,013·10			-1407,9
	16	230	оС			1,662·105		419	оС		117,8·105				-
	17	700	оС			0,1924·10-5		750	оС		0,1159·10-5				-
	18	96оС				48811		109,2оС			85918				-
	19	32,6оС				3,38·10-3		56,5оС			9,27·10-3				-
				о						о	И
	20	30,2 С				1450		26,3 С			И
	20	30,2 С				1450		26,3 С			1074				-

П р и м е р

Давление диссоциации MgCO3 при 813 К равно 0,996∙105 Па, а при 843 К – 1,768∙105 Па. Вычислить тепловой эффект реакции

разложения магнезита MgCO3 ↔ MgO + CO2 и рассчитать, при какой температуре давление диссоциации будет равно 1,013∙105 Па.

Решение

Определяем ∆Н:

Kp,2

2,303RT T lg

Kp,1

T2 T1

2,303 8,314 813 843 lg

1,786 105

приT

0,996 105

111300 Дж

Определяем Т2

давлении диссоциации 1,013∙105 Па.

2,303RT lg

Kp,2

T T

Kp,1

или

2,303 8,314 813 lg

1,013 105

813

0,996 105

Т2

111300

отсюда Т2 = 814 К.

Решениебзадачи 2-2: А

1. Записываем уравнение изобары химической реакции. Подставляем

в него исходные данные своего варианта.

2. Определяем неизвестный параметр уравнения изобары.

Задачи для самостоятельного решения 2

Во всех задачах предполагается, что газы подчиняются законам идеальных газов.

2-3. Взято 42,0 г N2O4 в объеме 0,01835 м3 при 50 ºС и 0,946∙105 Па. N2O4 диссоциирует по уравнению

N2O4 ↔ 2NO2.

Вычислить степень диссоциации и константу равновесия.

Ответ: 0,417; 0,797∙105 Па.

2-4. При 2400 К для реакции Н2О = Н2 + 12О2

lgK p 2,41. Насколько надо повысить давление, чтобы степень

диссоциации водяного пара уменьшилась вдвое, если вначале давление равнялось 0,507∙105 Па?

Ответ: 4,011∙105 Па.

2-5. При 49,7 ºС и 0,35∙105 Па N2O4 диссоциирует на 63% согласно

уравнению
С	2NO2 ↔ N2O4.
Определить, под каким давлением степень диссоциации при
указанной температуре будет равна 50%.

Ответ: 0,688∙105 Па.

и2-6. В объеме 0,001 м3 находится 0,99 г фосгена при 600 ºС. Общее давление равно 1,377∙105 Па. Определить степень диссоциации, константу равновес я KC реакц

СОCl ↔ CO + Cl

2 2

подсчбАтать, сколько граммов СО надо ввести в данный объем, чтобы степень д ссоц ац и фосгена понизилась до 10%.

Ответ: 0,9; 0,081; 20,38 г.

2-7. Если нагреть 1,518∙10-3 молей йода, то пары его займут объем 2,493∙10-4 м3 под давлением 0,581∙105 Па и при температуре 800 К.

Определить константы равновесия (KC иKp) при диссоциации I2 по

уравнению 2I ↔ I2.

Ответ: 7,75∙103 м3/кмоль; 8,69∙10-4 Па-1.

2-8. При 494 ºС и 0,99∙105	5	Д
	Па диоксид азота диссоциирован на 56,5%

по уравнению

2NO + O2 ↔ 2NO2.

Определить давление, при котором степень диссоциации равна 80%,

и значения KC и Kp.		И
Ответ: 8,06∙103	Па; 2,726∙105
		Па-1; 0,1738 м3/кмоль.

2-9. При 49,7 ºС и 0,3∙10 Па N2O4 диссоциирует на 63% согласно уравнению

2NO2 ↔ N2O4.

Определить константу равновесия Кр если а) парциальные давления выражены в Па; б) рассчитать значение КС для этой реакции.

Ответ: а) 1,096∙105 Па-1; б) 2, 941∙10-2 м3/кмоль.

2-10. Константа равновесия реакции

PCl3 + Cl2 ↔ PCl5

при 500 К равна K p 2,961 10 5Па-1. Определить степень диссоциации

при этой температуре, если общее давление равно 8,104∙105 Па.

Ответ: 0,2.

2-11. Навеска 0,99 г фосгена нагревается до 600 ºС в сосуде объемом 0,001 м3. Общее давление 1,377∙105 Па. В результате термической диссоциации установилось равновесие:

CO + Cl2 ↔ СОCl2.

Вычислить степень диссоциации, константу равновесия Кр и давление, при котором степень диссоциации понизится до 10%.

Ответ: 0,9; 0,171∙105 Па-1; 579,3 Па.

2-12. Вычислить степень диссоциации аммиака при следующих

условиях: а) 600 º			10,13∙105		Па; б) 600			ºС и 101,3∙105	Па, а также
процентное содержан е (в объемных процентах) аммиака в равновесной
смеси, если константа равновесия реакции
С NH3 ↔ 12N2 + 32H2
при 600 º		равна Kp 669,7 105 Па.
		б5
Ответ: а) 0,9903; 0,488 мол. %; б) 0,9142; 4,48 мол. %.
2-13.		Выч сл ть	степень		диссоциации			аммиака при	а) 400	ºС и
5						5	Па и процентное содержание (в
10,13∙10иПа; ) 400 ºС 101,3∙10
объемных	процентах)		аммиака		в равновесной смеси, если константа
равновес	я реакц		А
				N2 + 3H2 ↔ 2NH3
при 400 ºС Kp 78,59 10 Па.
Ответ: а) 0,9255; 3,86 мол. %; б) 0,6116; 24,10 мол. %.
2-14.		Навеска 9,2 г N2O4				Д
						частично диссоциирует при 27 ºС и
1,013∙105 Па и занимает объем 0,00295 м3. Рассчитать степень
термической диссоциации				и	константу равновесия KC				при	этой
температуре для системы N2O4 ↔ 2NO2. Как надо изменить объем при той
же температуре и том же				исходном			количестве N2O4, чтобы степень
диссоциации стала равной 40%?					3		3	И


Ответ: 0,20; 0,0068 кмоль/м ; 0,0157 м .
2-15.		Константа равновесия реакции
				PCl5 = Cl2 + PCl3

равна Кр = 0,255∙105 Па при 212 ºС. Вычислить KC . Рассчитать степень диссоциации и общее давление смеси, если 9,65 г РCl5 в объеме 0,00264 м3 нагреты до 212 ºС.

Ответ: 6,33∙10-3 кмоль/м3; 0,436; 1,09∙105 Па.

2-16. При 49,7 ºС N2O4 диссоциирует, причем устанавливается равновесие 2NO2 ↔ N2O4. Рассчитать среднее значение константы Kp по

следующим данным для общего давления (Па): а) 0,663∙105; б) 0,348∙105;

в) 0,243∙105 и степени диссоциации а) 0,485; б) 0,620; в) 0,680. По среднему значению Кр найти степень диссоциации при общем давлении

0,125∙105 Па, а также давление, при котором степень диссоциации равна

0,92.

Ответ: 1,188∙105 Па-1; 0,784; 3,75∙105 Па.

2-17. При 49,7 ºС и 0,35∙105 Па N2O4 диссоциирует на 63% согласно уравнению

2NO2 ↔ N2O4.

Какая степень диссоциации будет при той же температуре под давлением 0,125∙105 Па?

Ответ: 0,8044.

2-18. При 830 ºС 1,013∙105 Па степень диссоциации сероводорода

согласно уравнен ю
С					2Н2 + S2 ↔ 2H2S

равна 8,7%. Определ ть константу равновесия Кр этой реакции.
Ответ: 2,59∙10-2 Па-1.				1,013∙105 Па степень диссоциации СО2 по
2-19.	1500 К и
уравнен ю				2СO + O2 ↔ 2СO2

При
равна 1,04∙10-3. Определ ть константу равновесия Кр. Рассчитать степень
диссоциац	СО2 под давлением 202,6∙105 Па, пренебрегая малыми
значениями по сравнению с единицей в (1 ) и (1 2).
Ответ: 1,754∙105 Па-1; 8,25∙105.
2-20. Пользуясь значением константы равновесия Кр = 50 реакции
					Н2 + I2 ↔ 2HI,
рассчитать, сколько молей водорода надо взять на каждый моль йода,
чтобы I2 при 444бАºС превратился на 90% в йодистый водород?
Ответ: 1,548 моль.
2-21. Для галоидов при 1000 К и 1,013∙105 Па получены следующие
значения степени термической диссоциации на свободные атомы: для Cl2
3,5 10 4,	для Br	2	2,3 10 3 и для I2 2,8 10 2. Рассчитать
1					Д3

константы равновесия для систем: 2Cl ↔ Cl2, 2BrИ↔ Br2, 2I ↔ I2.

Какие выводы можно сделать о прочности связей в молекулах хлора, брома и йода?

Ответ: 20,14 Па-1; 0,466 Па-1; 3,16∙105 Па-1.

2-22. При 727 ºС константа равновесия реакции

2SO2 + O2 ↔ 2SO3

Kp 3,417 10 5Па-1. Под каким давлением степень диссоциации SO3

составит 20%? Какое потребуется давление для снижения степени диссоциации до 5%?

Ответ: 51,54∙105 Па; 4334∙105 Па.

2-23. Константа равновесия реакции

PCl3 + Cl2 ↔ PCl5

при 500 К равна Kp 2,961 10 5 Па-1. Определить, под каким давлением степень диссоциации при этой температуре будет равна 10%.

	Ответ: 33,42∙105 Па.
	2-24. Закрытый сосуд заполняется при 17 ºС и 0,946∙105 Па фосгеном
(	l2). При этих условиях фосген практически не диссоциирован. При
нагревании до 500 ºС давление повышается до 2,674∙105 Па. Рассчитать
степень диссоциации фосгена и константы равновесия KC и Кр при 500 ºС
для реакц					СОCl2 ↔ CO + Cl2.
	Ответ: 0,0604; 9,8∙102
					Па; 0,1525 моль/м3.
ОС
	2-25.	444 ºСконстанта равновесия реакции
Кр = 50. колько молей Н2							Н2 + I2 ↔ 2HI
					нужно				к 1 молю НI, чтобы степень
диссоциац		стала равной 10%?
	Ответ: 0,274 моль.
	При
	2-26. Железо			СО2 реагируют по уравнению
				Fe (т) + СО2 (г) ↔ FeO (т) + СО (г).
	При 1000 К и 1,013∙105 Па парциальное давление СО2 составляет
0,66∙105 Па. Определить степень диссоциации СО2 согласно уравнению
		добавить
						2СО2 ↔ 2СО+ О2
при данной температуре и под давлением а) 0,1013∙105 Па; б) 1,013∙105 Па;
в) 10,13∙105 Па. Парциальное давление кислорода над FeO при 1000 К
равно 4,131∙10-16 Па.				А

	Ответ: а) 2,86∙10-7; б) 1,33∙10-7; в) 6,16∙10-8.
	2-27. При 1000 К и 1,013∙105 Па водяной пар диссоциирует
					2Н2 + О2 ↔ 2H2О (г)
и	степень	диссоциации			5,56 10 7			. В тех же условиях СО2
диссоциирует					1		Д

						2СO + O2 ↔ 2СO2
	2 5,31 10 7.
и			Рассчитать по этим					данным константу равновесия

реакции И СО + Н2О (г) ↔ СО2 + Н2

и состав равновесной смеси при смешении равных объемов СО и Н2О (г). Какой объемный процент Н2 и СО2 будет в равновесии с 20 об. % СО и

15 об. % Н2О?

Ответ: 1,03; 28,2% СО; 28,2% Н2О; 21,8% СО2; 21,8% Н2; 5,3% Н2; 70,3% СО2.

2-28. Рассчитать Kp при 727 К для реакции

		SO2 + NO2 ↔ SO3 + NO,
если при данной температуре для реакции
2SO2 + O2 ↔ 2SO3				Kp 3,417 10 5Па -1,
а для реакции				Kp 5.926 10 7 Па -1.
2NO + O2 ↔ 2NO2
С					O2
Ответ: 7,6 Па -1.
2-29. При 1000 К и 1,013∙105 Па для реакции
	Fe (т) + Н2О (г) ↔ FeO (т) + Н2 (г)
парциальное давлен е водорода 0,652∙105 Па. При этой же температуре
давлении
для реакц					p 4,21 10 16Па.
2FeO (т) ↔ 2Fe (т) + О2 (г)
Определ ть константу равновесия реакции
бА-5 -1
		2Н2	+ О2	↔ 2H2О (г)
рассчитать степень термической диссоциации водяного пара при общем
: а) 0,1013∙105 Па;		) 1,013∙105 Па; в) 10,13∙105 Па.
Ответ: 7,33∙1014 Па-1; 6,46∙10-7; 3,00∙10-7; 1,39∙10-7.
2-30. При 900 К 1,013∙105 Па для реакции
		2Н2 + О2 ↔ 2H2О (г)
3,24 10 8. При той же температуре для реакции
		Н2 + Cl2 ↔ 2HCl (г)
Kp 2,52 1011. Определить константу равновесия реакции
	4HCl (г) + О2 ↔ 2Н2О (г) + 2Сl2.
Ответ: 0,923∙10 Па .
2-31. При 1000 К и 1,013∙105 Па для реакции
	FeО (т) + СО (г) ↔ Fe (т) + СО2 (г)
парциальное давление		СО	равно		0,353∙105	Па. Константа
равновесияKpреакции 2СO + O2Д↔ 2СO2 при той же температуре равна
8,443 1015 Па-1. Рассчитать Kp для реакции					2FeO (т) ↔ 2Fe (т) + О2 (г).

Ответ: 4,12∙10-16 Па.
2-32. При 1500 К степени диссоциации водяного пара по реакции
	Н2О (г) ↔ Н2 + 1		ИО2
			2
и диоксида углерода по реакции СО2		↔ СО +	1	О2	соответственно равны
2,21∙10-4 и 4,8∙10-4.			2
2,21∙10-4 и 4,8∙10-4.	Рассчитать	константу			равновесия реакции
СО + Н2О (г) ↔ СО2 + Н2	при этой температуре.
Ответ: 0,31.

<<< < Предыдущая 1 23 / 103 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.20211.39 Mб41607.pdf
#
07.01.20211.39 Mб21608.pdf
#
07.01.20211.39 Mб51609.pdf
#
07.01.2021320.63 Кб3161.pdf
#
07.01.20211.39 Mб71610.pdf
#
07.01.20211.39 Mб431611.pdf
#
07.01.20211.4 Mб111612.pdf
#
07.01.20211.4 Mб41613.pdf
#
07.01.20211.4 Mб51614.pdf
#
07.01.20211.4 Mб41615.pdf
#
07.01.20211.4 Mб21616.pdf

2. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Практическое занятие № 3