Неорганическая химия. Сборник задач для самостоятельной работы

3.91.Энтальпия растворения кристаллического нитрата серебра (I) −22 кДж/моль. Рассчитайте, сколько граммов нитрата серебра растворили, если масса полученного раствора 500 г, а темпе- ратура при растворении соли повысилась на 5 ºС.

3.92.Рассчитайте, как изменится температура при растворении 60 г едкого натра в 440 г воды, зная значение энтальпии рас-

творения NaOH(к), равное −43 кДж/моль. Удельную теплоем- кость раствора примите равной теплоемкости чистой воды.

3.93.При растворении едкого кали в воде образовалось 500 г рас- твора, температура которого повысилась на 7 ºС. Принимая

энтальпию растворения КОН(к) равной −58,5 кДж/моль, опре- делите число грамм-эквивалентов КОН в полученном раство- ре.

3.94.При растворении аммиака в воде выделилось 136 кДж теплоты.

Приняв энтальпию растворения NH3(г) равной −34 кДж/моль, рассчитайте массу аммиака (г) в полученном растворе.

3.95.По известному значению энтальпии плавления цинка, равно- му 7,5 кДж/моль, рассчитайте изменение энтальпии при кри- сталлизации 327 г цинка.

3.96.Энтальпия растворения кристаллического сульфита натрия в воде равна −11 кДж/моль. Рассчитайте изменение температуры при растворении 0,5 г-экв этой соли в 200 г воды, приняв значе- ние удельной теплоемкости раствора равной 4,184 кДж/(кг·К).

3.97.Рассчитайте, сколько граммов льда можно растопить, затра- тив 100 кДж теплоты, если энтальпия кристаллизации воды равна −6,0 кДж/моль.

3.98.При кристаллизации 11 г расплавленного марганца выдели- лось 2,4 кДж теплоты. Вычислите энтальпию плавления мар- ганца (кДж/моль).

3.99.Рассчитайте изменение температуры при растворении 0,5 г-экв сульфата цинка в 100 г воды, если энтальпия растворения ZnSO4(к) составляет −78 кДж/моль, а удельная теплоемкость

раствора равна 4,184 кДж/(кг·К).

3.100. Смешали водные растворы, содержащие 84 г едкого кали и 54,75 г соляной кислоты. Масса полученного после смешения раствора составила 500 г. Используя значение энтальпии ре- акции нейтрализации, равное −56 кДж/моль, рассчитайте из- менение температуры раствора в результате реакции, приняв теплоемкость раствора равной 4,184 кДж/(кг·К).

21

4.ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

ИРАВНОВЕСИЕ

Определите численные значения скоростей следующих ре- акций, исходя из известных констант скоростей и концентра- ций реагентов.

4.6.Реакция протекает по уравнению Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + + H2O +SO2↑ + S↓. Определите, во сколько раз уменьшится скорость реакции после разбавления реагирующей смеси в четыре раза.

4.7.В результате некоторой реакции в 1 ед. объема в 1 ед. време- ни образовалось 6,6 г оксида углерода (IV). В результате дру- гой реакции при тех же условиях образовалось 8,0 г оксида серы (IV). Какая из этих реакций – первая или вторая – идет с большей скоростью?

4.8.Рассчитайте скорость реакции разложения пероксида водоро- да (моль/(л сут)), если его начальная концентрация составля- ла 1 моль/л, а в течение месяца (30 суток) уменьшилась в два раза.

4.9.Начальные концентрации веществ в реакции СО + Н2О =

= СО2 + Н2 составляют (моль/л): ССО = 0,5; CH2O = 0,6; CCO2 = 0;

CH2 = 0. Константа скорости реакции равна 0,5. Рассчитайте скорость реакции в момент, когда прореагировало 60 % Н2О.

4.10.Реакция между веществами А и В описывается уравнением

2А(г) + В(г) = 2С(г). Начальные концентрации веществ: СА = = 0,3 моль/л; СВ = 0,5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,8. Рассчитайте скорость реакции по истечении неко- торого времени, когда концентрация вещества А уменьши- лась на 0,1 моль/л.

22

4.11.Реакция между веществами А и В описывается уравнением А(г) + 2В(г) = С(г). Определите, чему равна начальная скорость

реакции, если в сосуд объемом 5 л введено 6 моль вещества А и 8 моль вещества В, а константа скорости реакции равна

0,07.

4.12.Разложение N2O на поверхности катализатора при высоких температурах протекает по уравнению 2N2O = 2N2 + O2. Кон- станта скорости реакции равна 5 10-4. Начальная концентра-

ция N2O составляет 3,2 моль/л. Определите скорость реакции в тот момент, когда разложится 25 % N2O.

4.13.В сосуд объемом 10 л введено 420 г азота и 50 г водорода. Определите начальную скорость реакции образования ам- миака N2 + 3H2 = 2NH3, если константа скорости равна 0,5.

4.14.Разложение N2O протекает по уравнению 2N2O = 2N2 + O2. Константа скорости реакции равна 4 10-4. Определите ско- рость реакции в начальный момент времени, если объем ре- акционного сосуда 3 л, а масса оксида азота (I) равна 442 г.

4.15.В сосуд объемом 5 л введено 155 г хлороводорода и 70 г ки- слорода. Реакция между веществами протекает по уравнению

4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2. Рассчитайте начальную скорость реакции, если константа скорости равна 0,6.

4.16.Реакция протекает по уравнению 2NO + O2 = 2NO2. Началь- ные концентрации реагирующих веществ: СNO =0,8 моль/л;

CO2 = 0,6 моль/л. Во сколько раз возрастет скорость реакции,

если концентрацию кислорода увеличить до 0,9 моль/л, а концентрацию оксида азота (II) до 1,2 моль/л?

4.17.Константа скорости реакции А(г) + 2В(г) = 3С(г) равна 0,6. На-

чальные концентрации веществ: СА = 2 моль/л, СВ = = 2,5 моль/л. Во сколько раз уменьшится скорость реакции в момент, когда в реакционной смеси останется 0,5 моль/л ве- щества В?

4.18.Реакция между веществами А и В описывается уравне- нием 2А(г) + В(г) = С(г). Концентрация вещества А равна 8 моль/л, а вещества В – 5 моль/л. Во сколько раз уменьшится скорость химической реакции в момент, ко- гда в реакционной смеси останется 40 % вещества В?

4.19.Реакция протекает по уравнению А(г) + 2В(г) = 2С(г). Началь- ные концентрации веществ А и В соответственно равны 4 и

23

5 моль/л. Во сколько раз уменьшится скорость химической реакции в момент, когда прореагирует 50 % вещества А?

4.20.Реакция протекает по уравнению 2А(г) + В(г) = 2С(г). Началь- ные концентрации веществ А и В соответственно равны 4,5 и 5 моль/л. Во сколько раз уменьшится скорость химической реакции в момент, когда в реакционной смеси останется 0,8 моль/л вещества А?

4.21.Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при изменении температуры на 40 °С скорость возраста- ет в 81 раз.

4.22.Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 40 °С скорость умень- шается в 256 раз.

4.23.Определите, во сколько раз возрастет скорость реакции при нагревании реакционной смеси на 30 °С, если температурный коэффициент скорости реакции равен 4.

4.24.Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Оп- ределите, во сколько раз возрастет скорость реакции при на- гревании реакционной смеси на 60 °С.

4.25.Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Оп- ределите, во сколько раз уменьшится скорость реакции при охлаждении реакционной смеси на 30 °С.

4.26.Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 60 °С реакция замедли- лась в 64 раза.

4.27.Скорость некоторой реакции увеличивается в 2,5 раза при повышении температуры на 10 °С. Во сколько раз

увеличится скорость реакции при повышении темпера- туры от 10 до 50 °С?

4.28.Скорость некоторой реакции увеличивается в 5,6 раза при повышении температуры на 20 °С. Во сколько раз возрастет скорость при повышении температуры от 20 до 80 °С?

4.29.Скорость реакции при 0 °С равна 1 моль/(л с). Вычислите скорость этой реакции при 30 °С, если температурный коэф- фициент скорости реакции равен 3.

4.30.При 80 °С реакция протекает за 20 с. За какое время (ч) за- кончится эта реакция при 20 °С, если температурный коэф- фициент скорости реакции равен 2,5?

24

4.31.При 20 °С реакция протекает за 2 мин. За какое время (мин) закончится эта реакция при 0 °С? Температурный коэффици- ент скорости реакции равен 2.

4.32.При 20 °С реакция протекает за 2 мин. За какое время (с) за- кончится эта реакция при 50 °С? Температурный коэффици- ент скорости реакции равен 2.

4.33.Скорость некоторой реакции при 50 °С равна 8 моль/(л с). Вычислите скорость этой реакции при 20 °С, если темпера- турный коэффициент скорости реакции равен 2.

4.34.Определите, во сколько раз возрастет скорость некоторой ре- акции при увеличении температуры от 20 до 100 °С, если из- вестно, что при повышении температуры на каждые 20 °С скорость реакции возрастает в четыре раза.

4.35.Скорость некоторой реакции увеличивается в четыре раза при повышении температуры на 20 °С. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 20 до

90 °С?

4.36.На сколько градусов нужно повысить температуру реакции, чтобы скорость возросла в 81 раз? Температурный коэффи- циент скорости реакции равен 3.

4.37.На сколько градусов нужно понизить температуру реакции, чтобы скорость реакции уменьшилась в 256 раз? Температур- ный коэффициент скорости реакции равен 4.

4.38.На сколько градусов нужно понизить температуру реакции, чтобы скорость реакции уменьшилась в 243 раза? Темпера- турный коэффициент скорости реакции равен 3.

4.39.Константа скорости некоторой реакции при 0 и 20 °С равна соответственно 1,64 и 6,56 л моль-1 мин-1. Найдите темпера- турный коэффициент скорости реакции.

4.40.Определите, во сколько раз увеличится скорость реакции

СО + Cl2 = COCl2 при одновременном понижении давления в четыре раза и повышении температуры от 25 до 85 °С. Тем- пературный коэффициент скорости реакции равен 2.

4.41.Определите, во сколько раз возрастет скорость прямой реак- ции 2А(г) + В(г) = С(г) при уменьшении объема в два раза.

4.42.Рассчитайте, во сколько раз возрастет скорость прямой реак- ции 2А(г) + 2В(г) = С(г) при увеличении давления в три раза.

4.43.Во сколько раз уменьшится скорость прямой реакции 2А(г) + 2В(г) = С(г) при увеличении объема системы в два раза?

25

4.44. Во сколько раз уменьшится скорость прямой реакции 2А(г) + 2В(г) = С(г) при уменьшении давления в три раза?

4.45.Определите, во сколько раз возрастет скорость прямой реак- ции 2А(г) + 3В(г) = С(г) при увеличении давления в три раза.

4.46.Во сколько раз нужно увеличить давление в системе, чтобы

скорость образования NO2 по реакции 2NO + O2 = 2NO2 воз- росла в 1000 раз?

4.47.Во сколько раз нужно увеличить давление в системе, чтобы

скорость образования NH3 по реакции N2 + 3H2 2NH3 воз- росла в 10 000 раз?

4.48.Во сколько раз нужно увеличить давление в системе, чтобы

скорость прямой реакции 2SO2 + O2 2SO3 возросла в

125 раз?

4.49.Рассчитайте значение константы равновесия реакции

2NH3 N2 + 3H2, если равновесные концентрации ве- ществ составляют: [N2] = 1,5 моль/л; [H2] = =1,5 моль/л; [NH3] = 2 моль/л.

4.50.Определите численное значение константы равновесия реак-

ции Fe(т) + Н2О(г) FeO(т) + Н2(г), если равновесные концен- трации водорода и паров воды равны 7,5 и 1,25 моль/л соот- ветственно.

4.51.При достижении равновесия в реакции между раскаленным

железом и парами воды 3Fe(т)+4Н2О(г) Fe3O4(т) + 4Н2(г) пар- циальные давления водорода и водяного пара равны 3,2 и 2,4 кПа соответственно. Какова константа равновесия этой реакции?

4.52.Рассчитайте значение константы равновесия реакции 3О2 2О3, если равновесные концентрации веществ равны: [O2] = 2 моль/л;

[O3] = 4 моль/л.

4.53. Какова константа равновесия реакции 4FeS(т) + 7О2(г)2Fe2O3(т) + 4SO2(г), если равновесные концентрации кисло- рода и диоксида серы равны 2 и 4 моль/л соответственно?

4.54.В сторону какой реакции сместится равновесие в системе

4FeS(т) + 7О2(г) 2Fe2O3(т) + 4SO2(г), если увеличить давление? Укажите молекулярную массу образующегося при этом газа.

4.55.В сторону какой реакции сместится равновесие в системе

2O3 3О2, если увеличить объем? Укажите молекулярную массу образующегося при этом газа.

26

4.56.В сторону какой реакции сместится равновесие в системе

2СО(г) СО2(г) + С(т), Н = 174 кДж, если повысить темпера- туру? Укажите молекулярную массу образующегося при этом газа.

4.57.Вычислите константу равновесия реакции 2SO2 + O2 2SO3, если равновесная смесь в объеме 10 л содержит 512 г SO2, 192 г О2 и 960 г SO3.

4.58.В сосуд объемом 2 л введено 56 г азота и 8 г водорода. В момент равновесия концентрация образовавшегося аммиака составила 0,5 моль/л. Рассчитайте значение константы рав- новесия.

4.59.В сосуд объемом 2 л введено 3 г водорода и 200 г иода. После

установления равновесия реакции Н2(г) + I2(г) 2HI(г) равно- весная концентрация иодоводорода составила 0,2 моль/л. Рассчитайте значение константы равновесия.

4.60.Вычислите константу равновесия реакции 3О2 2О3, если равновесная смесь объемом 5 л содержит 320 г кислорода и 960 г озона.

4.61.В момент равновесия системы 2NO2 2NO + O2 концентра-

ции веществ составляют: [NO2] = 1,2 моль/л; [O2] =

= 1,4 моль/л. Определите исходную концентрацию NO2.

4.62.Равновесие реакции 2NH3 N2 + 3H2 устанавливается при

следующих концентрациях веществ: [NH3] = 2 моль/л, [N2] = 2,5 моль/л, [H2] = 7,5 моль/л. Определите исходную концентрацию аммиака.

4.63.При синтезе фосгена протекает реакция Cl2 + CO COCl2.

Определите исходную концентрацию хлора, если равновес- ные концентрации реагентов равны: [Cl2] = 2,5 моль/л; [CO] = 1,8 моль/л; [COCl2] = 3,2 моль/л.

4.64.При нагревании диоксида азота в закрытом сосуде до некото-

рой температуры равновесие реакции 2NO2 2NO + O2 уста- новилось при следующих концентрациях реагентов: [NO2] = = 0,8 моль/л, [NO] = 2,2 моль/л, [O2] = 1,1 моль/л. Вычислите исходную концентрацию диоксида азота.

4.65.В момент равновесия системы 2НI(г) Н2(г) + І2(г) концентрации веществ равны: [H2] = [І2] = 1,25 моль/л; [HI] = 2,5 моль/л. Чему равна исходная концентрация иодоводорода?

4.66.При некоторой температуре константа равновесия реакции С(т) + О2(г) СО2(г) равна 1. Вычислите равновесную концен-

27

трацию кислорода (моль/л), если его начальная концентрация была 8 моль/л, а начальная концентрация СО2 – 2 моль/л.

4.67.При некоторой температуре константа равновесия реакции

FeO(т) + CO(г) Fe(т) + CO2(г) равна 0,5. Определите равновес- ную концентрацию СО2 (моль/л), если начальная концентра- ция СО 6 моль/л.

4.68.Константа равновесия реакции N2 + 3H2 2NH3 равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака составляют 0,6 и 0,18 моль/л соответственно. Вычислите начальную кон- центрацию азота.

4.69.Вычислите равновесную концентрацию монооксида азота в реакции 2NO(г)+О2(г) 2NO2(г), если исходные концентрации

NO и O2 составляют по 0,08 моль/л, а равновесная концен- трация NO2 равна 0,06 моль/л.

4.70.Смешали по 3 моль веществ А, B и C. После установления

равновесия реакции 2А(г) В(г)+ + С(г) в системе обнаружили 4 моль вещества С. Рассчитайте константу равновесия реак- ции.

4.71.Обратимая реакция описывается уравнением А(г) + В(г) 2С(г). Смешали по 1 моль всех веществ. После установления равно- весия в системе обнаружено 1,5 моль вещества С. Рассчитай- те константу равновесия реакции.

4.72.В сосуд объемом 2 л введено 5 г водорода и 80 г паров иода. Равновесная концентрация образовавшегося иодоводорода составила 0,2 моль/л. Рассчитайте константу равновесия ре- акции.

4.73.В момент равновесия системы 2О3(г) 3О2(г) в сосуде объе- мом 10 л обнаружено 4 моль озона и 5 моль кислорода. Вы- числите константу равновесия реакции.

4.74.Смешали по 5 моль веществ А, В и С. После установления

равновесия реакции 2А(г) В(г)+ + С(г) в системе обнаружили 6 моль вещества С. Рассчитайте константу равновесия.

4.75.Рассчитайте равновесную концентрацию водорода, образую- щегося в реакции СО(г) + Н2О(г) СО2(г) + Н2(г), если исходные концентрации веществ: ССО = 0,1 моль/л; CH2O = 0,4 моль/л, а константа равновесия реакции при данной температуре равна единице.

4.76.Обратимая реакция описывается уравнением А(г) + В(г) 2С(г). Смешали по 1 моль всех веществ. После установления равно-

28

весия в системе обнаружено 2 моль вещества С. Вычислите константу равновесия реакции.

4.77.Равновесие реакции СО + Сl2 COCl2 устанавливается при

концентрациях: [CO] = 0,55 моль/л; [Cl2] = 0,05 моль/л; [COCl2] = 0,95 моль/л. Определите исходную концентрацию оксида углерода (II).

4.78.Смешали по 3 моль веществ А, B и С. После установления

равновесия А(г) + В(г) 2С(г) в системе обнаружили 4,5 моль вещества С. Вычислите константу равновесия.

4.79.Исходная концентрация кислорода в реакции 3О2(г) 2О3(г) равна 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если из- вестно, что 75 % О2 превратилось в О3.

4.80.При некоторой температуре константа равновесия реакции

С(к) + О2(г) СО2(г) равна 1. Определите равновесную концен- трацию диоксида углерода, если его начальная концентрация была 3 моль/л, а начальная концентрация О2 – 8 моль/л.

4.81.Смешали по 3 моль веществ А, В и С. После установления

равновесия А(г) + В(г) 2С(г) в системе обнаружили 5 моль вещества С. Рассчитайте константу равновесия.

4.82.Исходные концентрации азота, водорода и аммиака в реакции

N2 + 3H2 2NH3 равны 3; 4 и 0 моль/л соответственно. Вы- числите константу равновесия реакции, если известно, что к моменту равновесия прореагировало 75 % водорода.

4.83.Реакция между веществами А и В описывается уравнением

2А(г) + В(г) С(г). Исходная концентрация вещества А равна 8 моль/л, а вещества В – 5 моль/л. Вычислите значение кон- станты равновесия, если к моменту равновесия в реакцион- ной смеси осталось 40 % вещества В.

4.84.Рассчитайте константу равновесия реакции РСl5(г) PCl3(г) + Cl2(г), если к моменту достижения равновесия прореагировало 50 % РСl5. Исходная концентрация РСl5 равна 2 моль/л.

4.85.Определите численное значение константы равновесия реак-

ции 2А(г) 2В(г) + С(г), если начальная концентрация вещества А составляла 3,2 моль/л, а к моменту равновесия 25 % веще- ства А разложилось.

4.86.Исходные концентрации веществ в системе N2 + 3H2 2NH3 равны: CN2 = 2 моль/л; CH2 = 4 моль/л; CNH3 = 1 моль/л. Оп- ределите численное значение константы равновесия, если к моменту равновесия прореагировало 50 % азота.

29

4.87.Вычислите константу равновесия реакции H2(г) + I2(г) 2HI(г), если начальные концентрации водорода и иода составляли 0,5 и 1,5 моль/л соответственно, а равновесная концентрация ио- доводорода 0,8 моль/л.

4.88.Вычислите константу равновесия реакции H2(г) + I2(г) 2HI(г), если начальные концентрации водорода и иода составляли по

4.89.Вычислите константу равновесия реакции H2(г) + I2(г) 2HI(г), если начальные концентрации водорода и иода составляли 1 и 0,6 моль/л соответственно, а в реакцию вступило 30 % во- дорода.

4.90. Вычислите константу равновесия реакции СО(г) + Cl2(г)COCl2(г), протекающей в объеме 10 л, если в момент равно-

весия обнаружено 14 г CO, 35,5 г Cl2 и 49,5 г COCl2.

4.91. В сосуд объемом 0,5 л помещено 0,5 моль водорода и 0,5 моль азота. К моменту равновесия образовалось 0,02 моль аммиака. Вычислите константу равновесия.

4.92.Исходные концентрации оксида азота (II) и хлора в системе

2NO(г) + Cl2(г) 2NOCl(г) составляют 0,5 и 0,2 моль/л соответ- ственно. Вычислите константу равновесия реакции, если к моменту равновесия прореагировало 20 % оксида азота (II).

4.93.Вычислите константу равновесия реакции H2(г) + I2(г) 2HI(г),

происходящей в сосуде объемом 2 л, если было загружено 0,2 г Н2 и 12,7 г I2 и к моменту равновесия прореагировало 20 % водорода.

4.94.Вычислите константу равновесия реакции PCl5(г) PCl3(г) + Cl2(г), если из 3 моль PCl5, находящихся в закрытом сосуде емко- стью 10 л, подвергаются разложению 2,5 моль.

4.95.Исходная концентрация хлора составляла 0,04 моль/л; 5 % молекулярного хлора разложились на атомы. Вычислите кон- станту равновесия этого процесса.

4.96.При нагревании смеси углекислого газа и водорода в закрытом

сосуде устанавливается равновесие CO2(г) + H2(г) CO(г) + H2O(г). Константа равновесия равна 1. Сколько процентов СО2 пре- вратятся в СО, если смешать 1 моль СО2 и 2 моль Н2 при этой температуре?

4.97.Оксид углерода (II) и хлор были помещены в закрытый сосуд при постоянной температуре. Их начальные концентрации

30