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

Химия. Сборник задач и упражнений. Учебно-методическое пособие-1

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
937 Кб
Скачать

Окончание табл. 7

Номер

 

Уравнение реакции

 

Изменение условий

 

вари-

 

 

 

 

 

 

 

сА

сВ

р

Т

 

анта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

А(т) + 2

В(г) → 3

С(г) + D(г)

 

↓ 3сВ

 

Т = –10о, =

3

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)

↑ 4сА

↑ 3сВ

 

Т = –40о, =

3

21

А(т) + 2

В(г) → С(г) + 3 D(г)

 

↓ 5сB

 

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)

 

 

↑ 2,5р

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)

 

↓ 1,5сB

 

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. Закон действующих масс, зависимость скорости реакции от температуры.

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?

31

3.Бимолекулярная реакция А(г) + В(г) АВ(г) при 20 С заканчи-

вается за 16 мин, а при 70 С за 0,5 мин. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

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. Рассчитайте 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, Еa = 200 кДж/моль, k0 = 10–5 л/моль с,

Т= 200 К.

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. Определите 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. Рассчитайте 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.Некоторая реакция при 100 С закончилась за 20 с. Как нужно изменить температуру проведения реакции, чтобы она заканчивалась

за 2 мин 40 с, если = 3?

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. Рассчитайте

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

32

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. Рассчитайте константу скорости при 40 ºС.

18.Рассчитайте, как изменится скорость бимолекулярной реакции разложения оксида азота(I)

2 N2O(г) 2 NO(г) + О2(г)

при увеличении общего давления в 4 раза.

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 равна 3. Рассчитайте энергию активации реакции.

21.Рассчитайте 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),

2AsH3(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

33

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

реакций.

26. Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость гомогенной реакции 2А + 2В С + D при одновременном повышении давления в системе в три раза и понижении температура на 40 ºС. Температур-

ный коэффициент = 3.

27.Рассчитайте, во сколько раз следует увеличить давление в системе, чтобы скорость гомогенной реакции 2 NО + O2 2 NO увеличилась в 1000 раз.

28.Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость гомогенной реакции 3 H2 + N2 2 NH3 при повышении температуры от 300 К до 400 К, если энергия активации равна 74 кДж/моль?

29.Рассчитайте, во сколько раз изменится константа скорости реак-

ции при увеличении температуры от 57 до 127 С, если энергия активации данной реакции равна 191,1 кДж/моль.

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

34

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 рассчитайте ее значение при 25 ºС, на основании данных 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.Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ.

2.Запишите выражение для константы равновесия и рассчитайте 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

 

Изменение

вари-

 

Уравнение

 

r H298o

 

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

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

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

2 С + D

3

 

2

 

0,3

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

2

А +

3

В С + 2 D

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

А + 4

В→ 3 С + 2 D

2

 

2

0,3

 

< 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

Задание 3. Расчет равновесных концентраций и константы химического равновесия.

1. Константа равновесия гетерогенной реакции

FeO(т) + CO(г) = Fe(т) + CO2(г)

равна 0,5. Рассчитайте равновесные концентрации СО и СО2, если их начальные концентрации равны соответственно 0,05 и 0,01 моль/л?

2. Константа равновесия Kp реакции

N2O4(г) = 2 NO2(г) равна 1,27.

Рассчитайте концентрации N2O4 и NO2 в равновесной смеси, если суммарная равновесная концентрация [N2O4] + [NO2] равна 1 моль/л?

3.Константа равновесия реакции H2(г) + I2(г) = 2 HI(г) равна 4. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ, если исходные концентрации H2, I2 и HI равны соответственно 0,03; 0,012 и 0 моль/л.

4.Были смешаны 1 моль/л СО и 0,5 моль/л Cl2, при этом с0(СОCl2) = 0 моль/л. К моменту достижения равновесия образовалось 0,2 моль/л COCl2. Рассчитайте константу равновесия реакции

СО + Cl2 = COCl2.

5. Константа равновесия гомогенной реакции

SO2Cl2 = SO2 + Cl2

равна 2,9 10–2. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ, если начальная концентрация SO2Cl2 была равна 0,5 моль/л, а начальные концентрации SO2 и Cl2 равны нулю.

6. Рассчитайте равновесные концентрации Н2 и Cl2 в реакции

H2(г) + Cl2(г) = 2 HCl(г),

если их начальные концентрации составляли по 0,08 моль/л, а равновесная концентрация [НС1] = 0,074 моль/л. Рассчитайте константу равновесия.

7. Константа равновесия реакции

PCl3(г) + Cl2(г) = PCl5(г) равна 1.

37

Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ, если начальные концентрации PСl3, и Cl2 были равны по 2,5 моль/л, а c0(РCl5) = = 0 моль/л?

8. Рассчитайте константу равновесия реакции СО(г) + Н2О(г) = СО2(г) + Н2(г),

если начальные концентрации (моль/л) веществ были равны c0(СO) = = 0,01, c0 (H2O) = 0,02, c0(H2) = 0,01 и c0(CO2)=0,01. Равновесная кон-

центрация [СО] равна 0,007 моль/л.

9. В исходной смеси содержалось (моль/л) c0(H2) = 0,30, c0(N2) = = 0,20 и c0 (NH3) = 0. Равновесие наступило, когда c(H2) уменьшилась на 0,24 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реакции

N2(г) + 3 H2(г) = 2 NH3(г). 10. Константа равновесия реакции

C2H4(г) + H2(г) = C2H6(г)

равна 1,25. Рассчитайте равновесные концентрации C2H4, H2 и C2H6, если начальные концентрации C2H4 и H2 были равны 1 и 2 моль/л соответственно, при этом c02H6) = 0 моль/л?

11. Рассчитайте равновесные концентрации веществ в обратимой реакции

H2(г) + I2(г) = 2 HI(г),

если начальные концентрации водорода и йода составляли 1,2 и 0,8 моль/л соответственно. При этом известно, что в реакцию вступило

50% водорода. Рассчитайте константу равновесия.

12.В замкнутом сосуде смешаны NO и О2. Константа равновесия реакции

2 NO + O2 = 2 NO2

равна 2,2. После установления равновесия концентрация оксида азота(II) стала равна 0,02 моль/л, а оксида азота(IV) – 0,03 моль/л. Рассчитайте исходную концентрацию кислорода.

13. Рассчитайте константу равновесия реакции

2 SО2(г) + O2(г) = 2 SО3(г),

38

если начальные концентрации SО2 и O2 были равны 0,08 и 0,06 моль/л соответственно и c0(SO3) = 0 моль/л. К моменту наступления равновесия концентрация SО2 была равна 0,016 моль/л.

14. Константа равновесия реакции

А(г) + В(г) = С(г) + D(г)

равна 1. Начальные концентрации веществ А и В равны соответственно 0,02 и 0,1 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ в равновесной системе.

15. При протекании гомогенной реакции

N2 + 3 H2 = 2 NH3

в равновесии находятся 0,1 моль/л N2, 0,2 моль/л H2 и 0,8 моль/л NH3. Рассчитайте константу равновесия и исходные концентрации N2 и H2

при c0 (NH3) = 0 моль/л.

16. Начальные концентрации веществ в реакции

N2(г) + O2(г) = 2 NO(г)

составляли: c0(N2) = 0,6; c0(O2) = 1,2 и c0(NO) = 0 моль/л, а равновесная концентрация [NO] = 0,5 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации N2 и О2 и константу равновесия данной реакции.

17. При общем давлении 101 кПа протекает реакция

C(т) + CO2(г) = 2 CO(г).

Константа равновесия равна 1,862. Рассчитайте парциальные давления газов при равновесии.

18. Химическое равновесие гомогенной реакции

 

2 А(г) = В(г) + С(г)

 

установилось

при следующих концентрациях (в

моль/л) [A] = 0,4;

[B] = 0,4 и

[C] = 0,40. Концентрацию вещества

В увеличили на

0,2 моль/л. Рассчитайте концентрации веществ А, В и С после вновь установившегося равновесия.

19. При протекании реакции

А(г) + 2 В(г) = С(г)

39

в равновесии находятся 0,06 моль/л вещества А, 0,12 моль/л В и 0,0216 моль/л С. Рассчитайте константу равновесия и исходные концентрации А и В, если c0(С) = 0 моль/л.

20. Константа равновесия реакции

А2(г) + В2(г) = 2 АВ(г)

равна 50. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ, если исходные концентрации веществ А2 и В2 равны по 0,01 моль/л,

аc0(АВ) = 0 моль/л.

21.При протекании реакции

C2H2(г) + 2 H2(г) = C2H6(г)

в равновесии находятся 0,22 моль/л C2H2, 0,11 моль/л H2 и 1,22 моль/л C2H6. Рассчитайте константу равновесия и исходные концентра-

ции C2H2 и H2.

22. Рассчитайте константу равновесия реакции

2 SО2(г) + O2(г) = 2 SО3(г),

если начальные концентрации SО2 и O2 были равны 0,08 и 0,06 моль/л соответственно, а c0 (SO3) = 0 моль/л. К моменту наступления равновесия концентрация SО3 стала равной 0,016 моль/л.

23. Константа равновесия реакции СО(г) + Н2О(г) = СО2(г) + Н2(г)

равна 1,42. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ, если начальные концентрации каждого вещества были равны 1 моль/л?

24. Константа равновесия реакции

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

при некоторой температуре равна 0,216. Исходная концентрация оксида углерода(II) равна 0,032 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации.

25. Оксид углерода(II) и хлор были помещены в закрытый сосуд при постоянной температуре. Начальные концентрации реагентов равны по 2 моль/л. Константа равновесия реакции СО + Cl2 = COCl2 равна 25. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ.

40

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]