Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Химия. Сборник задач и упражнений. Учебно-методическое пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
1 Мб
Скачать

24.Определите возможность самопроизвольного протекания реакции СаО(т) + СО2(г) СаСО3(т) при 25 и 2000 °С.

25.Возможно ли при стандартных условиях самопроизвольное протекание реакции

4NH3(г) + 3 O2(г) 2 N2(г) + 6 H2O(ж)?

26.В какой области температур протекает реакция разложения

NH4Cl(т) НCl(г) + NH3(г)?

27. Возможно ли при стандартных условиях протекание реакции

Na2О(т) + СО2(г) Na2СО3(т)?

28. Какая из двух реакций взаимодействия меди с хлором при стандартных условиях наиболее термодинамически вероятна:

а) Cu(т) + ½ Cl2(г) CuCl(т);

б) Cu(т) + Cl2(г) CuCl2(т)?

29. В какой области температур становится невозможным самопроизвольное протекание реакции

2СО(г) + O2(г) = 2 СО2(г)?

30.В каком направлении при 25 °С протекает реакция

H2O(ж) + SO3(г) = H2SO4(ж)?

Задание 4. Дано уравнение реакции (табл. 6):

1. Вычислите изменение энтальпии реакции r H298o и определите,

является ли данная реакция экзоили эндотермической. Запишите термохимическое уравнение реакции.

2. По виду уравнения реакции, не прибегая к расчетам, определите знак изменения энтропии реакции r S298o . Вычислив изменение энтро-

пии реакции в стандартных условиях, объясните знак r S298o .

3. Вычислите энергию Гиббса прямой реакции в стандартных усло-

виях rG298o и установите возможность самопроизвольного протекания реакции.

21

4. Вычислите тепловой эффект реакции для заданной массы m или объема V.

Значения стандартных энтальпий образования веществ f H298o и их стандартных энтропий S298o см. в приложении 4.

 

 

 

Таблица 6

 

 

 

 

 

Номер

 

Уравнение реакции аA + bB = cC + dD

mА, г

VC, л

варианта

 

 

 

 

 

1

CH4(г) + 2 O2(г) = CO2(г) + 2 H2O(г)

12

 

2

C2H4(г) + 3 O2(г) = 2 CO2(г) + 2 H2O(г)

18,2

 

3

2 NH3(г) + 3 O2(г) = 2 NO2(г) + 3 H2O(г)

 

44,8

4

2

NO2(г) + Cl2(г) = 2 NOCl(г) + О2(г)

 

12,32

5

Fe2O3(к) + 3 Н2(г) = 2 FeО(к) + 3 Н2О(г)

16

 

6

2

AsH3(г) + 3 O2(г) = 3 H2O (г) + As2О3(т)

15,6

 

7

4

NH3(г) + 3 NO2(г) = 7 N2(г) + 6 Н2О(г)

 

5,6

8

3

H2O(г) + N2(г) = 2 NH3(г) + 3/2 O2(г)

 

8,4

9

4 NH3(г) + 3 O2(г) = 2 N2(г) + 6 H2O(г)

11,9

 

10

SiF4(г) + 2 Н2О(г) = 4 HF(г) + SiO2(к)

15,6

 

11

CS2(г) + 3 О2(г) = СО2(г) + 2 SO2(г)

 

16,8

12

SO2(г) + 2 H2S(г) = 2 H2O(г) + 3 S(к)

 

5,6

13

СН4(г) + 2 Н2О(г) = 4 Н2(г) + СО2(г)

7,2

 

14

2

KClO3(к) + 3 S(к) = 2KCl(к) + 3SO2(г)

14,7

 

15

N2H4(г) + О2(г) = 2 Н2О(г) + N2(г)

6,4

 

16

2

FeO (к) + 2 SO2 (г) + O2(г) = 2 FeSO4 (к)

21,6

 

17

2

Н2S(г) + 3 О2(г) = 2 SO2(г) + 2 Н2О(г)

 

19,6

18

2

NH3(г) + 3 Сl2(г) = N2(г) + 6 HCl(г)

 

9,8

19

2

FeSO4(к) = Fe2O3(к) + 2 SO2(г) + ½ O2 (г)

7,6

 

20

СО2(г) + 4 Н2(г) = СН4(г) + 2 Н2О(ж)

8,8

 

21

2

PCl5(г) + О2(г) = 2 POCl3(г) + 2 Сl2(г)

5,2

 

 

 

22

 

 

Окончание табл. 6

Номер

 

Уравнение реакции аA + bB = cC + dD

mА, г

VC, л

варианта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

2

H2S(г) + SO2(г) = 3 S(т) + 2 H2O(г)

11,9

 

23

СО2(г) + 2 SO3(г) = СS2(г) + 4 O2(г)

 

15,4

24

С2Н5ОН(ж) + 3 О2(г) = 2 СО2(г) + 3 Н2О(г)

9,2

 

25

2 Н2О2(ж) = 2 Н2О(ж) + О2(г)

17

 

26

Fe2O3(т) + 3 CO(г) = 2 Fe(т) + 3 CO2(г)

17,6

 

27

2

Al(т) + 3 H2O(г) = Al2O3(т) + 3 H2(г)

18,9

 

28

2

ZnS(к) + 3 O2(г) = 2 ZnO(к) + 2 SO2(г)

9,7

 

29

СО(г) + 3 Н2(г) = СН4(г) + Н2О(г)

 

7,7

30

4

HCl(г) + О2(г) 2 Н2О(г) + 2 Cl2(г)

2,8

 

23

Тема 4

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Задание 1. Дана схема реакции (табл. 7). Запишите кинетические уравнения скоростей прямой v и обратной v реакций. Рассчитайте из-

менение скорости прямой реакции при одновременном изменении условий реакции.

Обозначение: ↑ ↓ – увеличение или уменьшение концентрации с (моль/л) компонентов или давления в системе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

 

 

 

 

 

 

Изменение условий

вари-

 

Уравнение реакции

 

 

 

 

 

 

 

сА

сВ

р

Т

анта

 

 

 

 

 

1

3 А(г) + 2 В(г) С(т) +2 D(г)

 

 

 

↑ 2p

Т = 30о, = 2

2

А(г) + 2

В(г) 2

С(т) +2 D(г)

 

↓2 сВ

↓ 2сВ

 

Т = –40о, = 2

3

А(г)+ 2 В(г) 3 С(г) + D(т)

 

↓ 3сВ

↓ 2сВ

 

Т = –10о, = 3

4

2

А(г) + В(г) 3

С(г) + D(т)

 

↑ 2сА

↑ 2сВ

 

Т = 20о, = 1,8

5

А(т) + 2 В(г) 2 С(т) +3 D(г)

 

 

 

↑ 3p

Т = 10о, = 3

6

2

А(т) +

3 В(г) С(т) + 2 D(г)

 

 

 

↑ 2p

Т = 20о, = 2,5

7

2

А(г) +

2 В(г) С(т) +2 D(т)

 

↓ 3сВ

↓ 2сВ

 

Т = –20о, = 2,1

8

2

А(г) +

B(г) 3

С(т) + 2 D(г)

 

 

 

↓ 2p

Т = –40о, = 1,8

9

2

А(г) +

2 В(г) С(т) + 2 D(г)

 

↓ 4сА

↓ 2сВ

 

Т = 20о, = 1,5

10

2 А(г) + В(т) 3 С(г) + D(т)

 

 

 

↓ 3р

Т = 10о, = 3

11

3 А(г) + 2 В(г) 2 С(г) + D(т)

↑ 2сА

↑ ½сB

 

Т = 40о, = 2

12

3

А(г) + B(т) С(т) + 2 D(г)

 

↓ 4сА

 

 

Т = 10о, = 1,7

13

2 А(г) + B(г) 3 С(г) + D(т)

 

↓ 3сА

↑½сB

 

Т = 10о, = 3

14

А(г) + 2

В(г) 2 С(г) +3 D(т)

 

↓ ½сА

↑ 2сВ

 

Т = 20о, = 2,3

15

А(т) + 2

В(г) 3 С(г) + D(г)

 

 

↓ 3сВ

 

Т = –10о, = 3

 

 

 

 

 

24

 

 

 

Окончание табл. 7

Номер

 

Уравнение реакции

 

Изменение условий

вари-

 

 

 

 

 

 

сА

сВ

р

Т

анта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

2 А(г) + В(г) 3 С(т) + 2 D(г)

 

 

↑ 3р

Т = 10о, = 3

17

А(г) + 2

В(т) 2

С(г) + D(г)

↑ 2сА

 

 

Т = –40о, = 2

18

2 А(т) + 2 В(г) С(г) + 3 D(г)

 

↑ 3сВ

 

Т = 30о, = 2

19

3

А(г) +

2 В(г) 3

С(г) +D(т)

↑ 3сА

↓ 2сВ

 

Т = –10о, = 2

20

3

А(г) +

В(г) 2 С(г) + D(т)

↑ ½сА

↑ 3сВ

 

Т = –40о, = 3

21

А(т) + 2

В(г) С(г) + 3 D(г)

 

↓ ½сB

 

Т = –30о, = 2,3

22

2 А(г) + В(г) 3 С(г) + D(т)

 

 

↓ 2р

Т = 10о, = 3

23

3

А(т) +

2 В(г) 2

С(г) + D(г)

 

 

↑ 4р

Т = –10о, = 2

24

2

А(г) +

B(г) С(т) + 3 D(г)

↑ 2сА

↑ 3сВ

 

Т = –20о, = 3

25

А(г) + 2

В(г) 2С(т)

 

 

↑ ½р

Т = –40о, = 2,3

26

2

А(г) +

3 В(г) 3

С(г) + D(т)

 

 

↑ 2р

Т = 20о, = 1,8

27

2

А(т) +

3 В(г) 2

С(г)

 

↓ ½сB

 

Т = –10о, = 3

28

2 А(т) + B(т) 3 С(г) + 2 D(т)

 

 

↓ 3р

Т = 10о, = 2

29

А(г) + 2

В(г) 2 С(г) + 3 D(г)

 

 

↑ 2р

Т = –30о, = 3

30

3

А(г) +

В(г) 2 С(г) + D(т)

 

 

↑ 2р

Т = –10о, = 1.5

Задание 2. Многовариантные задачи

1.Две реакции при 40 ºС протекают с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2, а второй 3. Как будут относиться друг к другу скорости реакций при 70 ºС?

2.На сколько градусов нужно уменьшить температуру, чтобы при

= 3 скорость гомогенной реакции 2 А(г) + В(г) С(г) уменьшилась в 27 раз? Во сколько раз нужно изменить давление, чтобы скорость этой реакции изменилась во столько же раз при постоянной температуре?

3.Рассчитайте, как изменится скорость прямой реакции по сравне-

нию со скоростью обратной реакции в системе 3 О2 = 2 О3 при разбавлении реагирующей смеси инертным газом в два раза.

25

4. Константа скорости гомогенной реакции 2 А(г) + В(г) С(г) равна 0,8. Начальные концентрации веществ равны с0(А) = 2,5 моль/л,

с0(В) = 1,5 моль/л. В результате реакции через мин концентрация вещества А оказалась равной 0,5 моль/л. Вычислите начальную ско-

рость реакции и скорость реакции через мин.

5.Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость химической реакции при изменении температуры от 500 до 1000 К, если энергия активации равна 95,5 кДж/моль.

6.Рассчитайте скорость реакции N2 + O2 2 NO, если концентрации N2 и О2 равны по 0,1 моль/л, Т = 200 К, k0 = 10–5 л/моль с, Еa =

=200 кДж/моль.

7.Рассчитайте энергию активации реакции, если при росте температуры от 330 до 400 К константа скорости выросла в 10 раз.

8.Скорость реакции v = kcnA при увеличении концентрации сA в два

раза увеличилась в восемь раз. Чему равен порядок реакции n?

9.Рассчитайте, во сколько раз изменится константа скорости химической реакции при изменении температуры от 300 до 500 К, если энергия активации равна 48 кДж/моль.

10.Константа скорости реакции при 20 ºС равна 2·10–2, а при 40 ºС равна 3,6·10–2. Вычислите энергию активации реакции.

11.Введение катализатора понизило энергию активации реакции при 20 ºС на 30 кДж/моль. Рассчитайте, во сколько раз возросла скорость реакции?

12.Напишите кинетические уравнения для скоростей прямых и обратных реакций:

4 NH3(г) + 3 O2(г) = 6 H2O(ж) + 2 N2(г), CS2(ж) + 3 O2(г) = CO2(г) + 2 SO2(г), Fe2O3(т) + 3 CO(г) = 2 Fe(т) + 3 CO2(г).

13.Скорость некоторой реакции возросла в 12 раз. Рассчитайте, на сколько градусов была повышена температура, если = 2,5.

14.В присутствии катализатора энергия активации реакции уменьшается с 99 до 79 кДж/моль. Во сколько раз увеличивается скорость этой реакции?

15.Константа скорости реакции при 20 ºС равна 0,02. Вычислите

константу скорости при 60 ºС, если энергия активации равна 45 кДж/моль.

26

16.Рассчитайте начальную скорость реакции N2 + O2 2 NO, если константа скорости k равна 2·10–5 с–1, а концентрации азота и кислорода равны по 0,2 моль/л, и скорость через некоторое время, когда концентрация азота в результате реакции уменьшилась до 0,1 моль/л.

17.Константа скорости реакции при 20 ºС равна 0,03, энергия активации равна 34 кДж/моль. Вычислите константу скорости при 40 ºС.

18.Рассчитайте порядок реакции n, если скорость реакции v = kcnA

при увеличении концентрации сA в три раза увеличилась в девять раз.

19.Рассчитайте температурный коэффициент , если при повышении температуры от 25 до 65 ºС скорость реакции возросла в 128 раз.

20.Константа скорости реакции при 300 К равна 0,03, а при 400 К рана 3. Вычислите энергию активации.

21.Вычислите начальную скорость реакции 2А + 2В С + D, если

начальные концентрации веществ равны с0(А) = 1,5 моль/л и с0(В) = = 2,5 моль/л, и скорость через некоторое время, когда концентрация вещества В в результате реакции уменьшилась на 0,5 моль/л. Константа скорости реакции равна 2·10–3.

22. Напишите кинетические уравнения для скоростей прямых и обратных реакций:

6 H2O(ж) + 2 N2(г) = 4 NH3(г) + 3 O2(г),

2 AsH3(г) + 3 O2(г) = As2О3(т) + 3 H2O (г),

2Al(т) + 3 H2O(г) = Al2O3(т) + 3 H2(г).

23.При повышении температуры на 70 ºС скорость реакции выросла

в3000 раз. Рассчитайте температурный коэффициент .

24.Энергии активации двух реакций равны 30 и 40 кДж/моль, а

множители Аррениуса (предэкспоненциальные множители) равны 2·10–3 и 4·10–4 соответственно. Как относятся друг к другу скорости этих реакций при температуре 23 ºС?

25.Две реакции А В и С D при комнатной температуре идут с одинаковой скоростью. Введение катализатора понизило энергию

активации реакции А В на 50 кДж/моль, а реакции С D на 20 кДж/моль. Вычислите, во сколько раз изменились скорости этих реакций.

27

26. Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость реакции

2А + 2В С + D при одновременном повышении давления в системе в три раза и понижении температура на 40 ºС. Температурный коэффи-

циент = 3.

27. Рассчитайте, во сколько раз следует увеличить давление в си-

стеме, чтобы скорость реакции 2 NО + O2 2 NO увеличилась в

1000 раз.

28. Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость реакции

3H2 + N2 2NH3 при повышении температуры от 300 до 400 К, если энергия активации равна 74 кДж/моль?

29.При повышении температуры от 300 до 400 К скорость реакции увеличилась в 300 раз. Вычислите энергию активации реакции.

30.При температуре 300 К введение катализатора понизило энергию активации с 65 до 55 кДж/моль. Как нужно увеличить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась во столько же раз без введения катализатора?

28

Тема 5

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Задание 1. Термодинамика химического равновесия.

Для реакций, приведенных в табл. 6 задания 4 из темы 3, запишите выражение для константы равновесия и вычислите ее значение при 25 ºС, воспользовавшись данными о термодинамических функциях в приложении 1.

Задание 2. Даны уравнения гомогенных реакций, протекающих в

газовой фазе (табл. 8), знак теплового эффекта r H298o , концентрации (моль/л) веществ.

1.Определите равновесные концентрации всех веществ.

2.Запишите выражение для константы равновесия и вычислите ее значение.

3.Укажите направление смещения равновесия при изменении внешних условий.

Обозначения: с0 – исходная концентрация, спрор – концентрация прореагировавшего вещества, ↑↓ – увеличение или уменьшение воздействия внешнего фактора. Исходные концентрации веществ С и D равны нулю.

Таблица 8

Номер

 

 

 

с0

спрор

r H298o

Изменение

вари-

 

Уравнение

 

 

 

 

 

 

условий

 

анта

 

 

А

 

В

А

В

 

р

 

V

 

T

1

3

А + 2 В С +2 D

2

 

1

 

0,3

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

А + 2 В 2 С +2 D

1

 

2

0,1

 

< 0

 

 

3

А + 2 В 3 С + D

1

 

2

 

0,2

> 0

 

 

4

2

А + В 3 С + D

2

 

3

0,4

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

А + 2 В 2 С +3 D

2

 

2

 

0,1

> 0

 

 

6

2

А + 3 В С + D

3

 

2

 

0,1

< 0

 

 

 

 

 

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 8

Номер

 

 

 

 

 

 

 

с0

спрор

 

Изменение

вари-

 

 

Уравнение

 

r H298o

 

условий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

анта

 

 

 

 

 

 

А

 

В

А

В

 

р

 

V

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

2

А +

2

В С

+2 D

1

 

3

0,1

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

2

А + B 3

С

+ 2 D

1

 

1

0,1

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

2

А +

2

В

С + 2 D

2

 

2

 

0,2

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

2

А + В 3 С + D

2

 

1

 

0,2

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

3

А +

2

В

2

С + D

2

 

3

0,3

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

3

А + B С + 2 D

2

 

3

0,3

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

2

А + B 3

С + D

2

 

2

 

0,2

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

А + 2

В 2

С +3 D

3

 

3

0,1

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

А + 2

В 3

С + D

1

 

1

 

0,2

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

2

А +

В 3

С + 2 D

1

 

2

0,2

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

А + 2

В 2

С + D

2

 

2

0,1

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

2

А +

2

В

С + 3 D

1

 

3

 

0,3

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

3

А +

2

В

3

С + D

2

 

1

0,1

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

2

А +

3

В 2 С + D

2

 

3

0,5

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

А + 2

В С + 3 D

2

 

2

 

0,2

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

2

А + В 3 С + D

1

 

1

0,1

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

3

А +

2

В

2

С + D

2

 

2

0,3

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

2

А + B С + 3 D

3

 

2

 

0,2

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

А + 2

В 2

С + D

2

 

2

0,1

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

2

А +

3

В

3

С + D

3

 

2

 

0,3

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

2

А +

3

В

2

С

2

 

2

 

0,1

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

2

А +

2 B

3

С + 2 D

3

 

3

0,3

 

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

А + 2

В 2

С + 3 D

3

 

3

 

0,2

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

2

А 3 С + 2 D

2

 

0,3

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]