Kontrolnaja_rabota_ФИЗКОЛЛОИДНАЯ_

ления бензола 126,54 Дж/г, теплота парообразования 396 Дж/г, массовая теплоемкость бензола 1,94 Дж/(г·К). (159,1 Дж/(моль·К))

256.Вычислите суммарное изменение энтропии при нагревании 1 моля воды от температуры плавления до полного испарения при температуре кипения. Теплота плавления льда 335,2 Дж/г, теплота парообразования воды 2260 Дж/г, массовая теплоемкость воды 4,188Дж/(г·К). (154,78 Дж/(моль·К))

257.Вычислите изменение энтропии при нагревании 1 кг свинца от температуры его плавления (327,4 ºС) до 800 ºС. Теплота плавления свинца 24,8 кДж/кг, а теплоемкость жидкого свинца

винтервале температур 327 – 1000 ºС равна 0,1415 кДж/(кг·К). (123,45 Дж/(кг·К))

258.Вычислите изменение энтропии в процессе превращения 1 моля льда при температуре 0 ºС в водяной пар при температуре

100 ºС объемом 154 л. Нпл.=0,334 кДж/г, ΔHисп.=2,259 кДж/г, Ср(Н2О(ж))=75,24 Дж/(моль·К).

259.Вычислите изменение внутренней энергии ΔU, изменение энтальпии ΔH, изменение энергии Гиббса ΔG и изменение энтропии ΔS при изотермическом расширении 56 г азота, взятого при температуре 27 ºС и давлении 10 атм., до давления 2 атм.

260.Вычислите изменение энтропии при превращении 1 моля льда при -5ºС в водяной пар при 105 ºС. Нпл.=0,334 кДж/г, ,

Ср(Н2О(т))=78,33 Дж/(моль·К), Ср(Н2О(ж))=75,24 Дж/(моль·К), Ср(Н2О(г))=33,60 Дж/(моль·К), ΔHисп.=2,259 кДж/г.

261.Рассчитайте изменение энтропии при образовании одного моля воздуха смешением азота и кислорода при 298 К. Воздух состоит из азота (80 об.%) и кислорода (20 об.%).

262.14 кг азота при 273 К нагревают при постоянном объеме до 373 К. Рассчитайте изменение энтропии в этом процессе, считая азот идеальным газом, а его теплоемкость постоянной,

Сv=19,56 Дж/(моль·К).

263. Под давлением 1,96·105 Па нагревают 2·10-3 м3 аргона до тех пор, пока его объем не увеличится до 12·10-3 м3. Каково

83

изменение энтропии в этом процессе, если начальная температура была 400 К?

264.Определите изменение энтропии в процессе перехода 1 киломоля FeS из α- в β-кристаллическую модификацию, если переход совершается при 411 К, а теплоты образования α-FeS и β-FeS соответственно равны –95,4 и –91,0 кДж/моль.

265.Как изменится энтропия 1 моля гелия при нагревании его от 20 до 70 ºС, если объем газа при этом изменился от 24 до

28,1 л?

266.Вычислите изменение энтропии при охлаждении 12 г

кислорода от 290 до 233 К и одновременном повышении давле-

ния от 1,01·105 Па до 60,6·105 Па. Сро=32,9 Дж/(моль·К).

267.В двух сосудах одинаковой вместимости находятся: в первом – 2,8 г азота, во втором – 4 г аргона. Определите изменение энтропии в процессе диффузии, возникшей в результате соединения сосудов с газами. Температура и давление не изменяются.

268.42 г азота охлаждаются от 150 до 20ºС. Давление при этом повышается от 1 до 3 Па. Каково изменение энтропии, если Ср=1,039 Дж/(г·К).

269.В каком из обратимых процессов с 1 молем идеального газа изменение энтропии будет наибольшим: 1) изобарическое нагревание от 300 до 400 К; 2) изохорическое нагревание от 300

до 400 К; 3) изотермическое расширение от 300 до 400 м3; 4) адиабатическое расширение от 300 до 400 м3? Ответ подтвердите расчетом.

270.Рассчитайте КПД идеальной машины Карно, получающей пар при 140 ºС и выпускающей его при 105 ºС. (8,47 %)

271.Максимальная температура в двигателе внутреннего сгорания 1800 ºС, а минимальная, с которой газы выходят из цилиндра машины, 300 ºС. Определите максимально возможный термический КПД, если двигатель будет работать по циклу Карно. (72,36 %.)

84

272.К газу при круговом процессе подведено 270 кДж теплоты. Термический КПД равен 0,48. Определите работу цикла и количествотеплоты, отданноетеплоприемнику. (129,6 кДж; 140,4 кДж)

273.В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 70 кДж, а отдано теплоприемнику 47 кДж теплоты. Определите термический КПД цикла и количество теплоты, сообщенное рабочему телу от теплоотдатчика. (59,82 %; 117 кДж)

274.Идеальная машина Карно, работающая в интервале между 350 и 50 ºС, дает 33,52 кДж работы за цикл. Какое количество теплоты сообщается машине и отдается теплоприемнику за этот же цикл? (69,61 кДж; 36,09 кДж)

275.В обратном цикле Карно от теплоотдатчика при 0 ºС отнимается 419 кДж теплоты и передается теплоприемнику с температурой 77 ºС. Определите работу, расходуемую на осуществление этого цикла. (–118,1 кДж)

276.В цикле Карно 1 кг воздуха в пределах температур 800 –273 К совершает работу, равную 50,28 кДж. Определите КПД цикла и количество отведенной теплоты. (65,88 %; 26,05 кДж)

277.Сравните термодинамическую эффективность паровой машины и машины, работающей на ртутном паре, если котел первой имеет температуру 200 ºС, второй 460 ºС, а холодильник каждой из машин имеет температуру 30 ºС. (1,6)

278.Вычислите изменение энтропии ΔSо при стандартных условиях для реакций:

2Н2S + SO2 = 2Н2О(ж) + 3S;

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2;

СН4 + 2O2 = СО2 + 2Н2О(пар). (–423,82; 56,71; –5,17 (Дж/К))

279. Вычислите изменение энтропии ΔSо при стандартных условиях для реакций:

2C2H5Cl + 2Na = С4Н10 + 2NaCl, 2СН3ОН = СН3–О–СН3 + Н2О(ж),

С2Н5OН + СН3СООН = Н3СООС2Н5 + H2O(ж). (–197,72; 3,15; 8,40 (Дж/К))

85

280. Вычислите стандартное изменение энтропии, энтальпии, потенциалов Гиббса и Гельмгольца (ΔG и ΔF) для химических реакций при температуре 298 К. Стандартные значения соответствующих функций для всех веществ участвующих в приведенных реакциях возьмите из справочника. Все реакции проводятся между чистыми твердыми, жидкими и газообразными веществами (не в растворе):

281. Определите изменение изобарно-изотермического потенциала для реакции N2 + 2H2O(ж) = NH4NO2 и дайте заключение о возможности ее протекания при стандартных условиях, если

ΔGо(Н2O(ж))= –237,5 кДж/моль и ΔGо(NH4NO2)=+115,94 кДж/моль. (590,94 кДж/моль)

86

282.В каком направлении может протекать реакция крекинга

циклогексана при 727 ºС С6Н12 3С2Н4, если при данной темпе-

ратуре ΔGо(С6Н12)=402,2 кДж/моль, a ΔGо(С2Н4)=114,0 кДж/моль. (–60,2 кДж/моль)

283.Вычислите стандартное изменение изобарного потенциа-

ла ΔGо для реакции хлорирования метана СН4 + Cl2 = СН3Сl(г) + НС1, используя табличные значения ΔHо и Sо для всех веществ, участвующих в данной реакции. (-102,73 кДж/моль)

284.Вычислите стандартное изменение изобарного потенциала дляреакциигоренияацетона СН3–СО–СН3(г) + 4О2 = ЗСО2 + ЗН2О(ж). Необходимые величины энтальпии и энтропии реагирующих ве-

ществ возьмите из справочника. (–1742,9 кДж/моль)

285. Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса для химической реакции 4NH3(г) + 5O2(г) = 6H2O(г) + 4NO(г) при 25 ºС по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий, воспользовавшись таблицами стандартных величин.

286. Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса для химической реакции 4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Cl2(г) при 25 ºС по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий, воспользовавшись таблицами стандартных величин.

зуясь справочными данными. Возможно ли принципиальное получение UO2(кр) по этой реакции в указанных условиях?

288.Рассчитайте стандартные изменения энтропии и энергии Гельмгольца при 298 К для реакции 4NO + 6H2O(ж) = 4NH3 + 5O2, пользуясь справочными данными.

289.В сосуде объемом 300 л находится воздух под давлением 4,8·106 Па и 17 ºС. Температура внешней среды 17°С и давление 1,2·105 Па. Определите максимальную полезную работу, которую может произвести сжатый воздух, находящийся в сосуде, при изотермическом расширении до давления внешней среды. (3909 кДж)

87

290. В сосуде вместимостью 250 л находится азот при 27 ºС и давлении 1,2·107 Па. Давление внешней среды 1,5·106 Па. Определите максимальную полезную работу, которую может произвести находящийся в сосуде азот при изотермическом расширении до давления внешней среды. (10187 кДж)

291.Рассчитайте изменение свободной энергии ΔG при испарении 10 г жидкой воды при 100 ºС и давлении 1,013·105 Па.

Нисп.=2,259 кДж/г.

292.В результате изотермического расширения 20 кг водорода при 300 К объем газа увеличился в 1000 раз. Вычислите изменение энергии Гиббса в этом процессе, считая водород идеальным газом.

293.В результате сжатия 16 кг кислорода при 400 К давление увеличилось в 100 раз. Вычислите изменение энергии Гельмгольца, считая кислород идеальным газом.

294.При температуре кипения 329,7 К и давлении 1,013·105

Па испаряется 1 моль ацетона, а затем изотермически расширяется до давления 1,013·104 Па. Рассчитайте величину ΔG в этом процессе.

296.Определите ΔG при равновесной конденсации 1 кмоля водяного пара при 373 К и давлении 1,013·105 Па, если теплота испарения воды равна 40,7·106 Дж/кмоль, а изменение энтропии воды при испарении 109·103 Дж/(кмоль·К).

297.Определите максимальную работу, которую можно получить, если к воде при 373 К подводится 4000 Дж теплоты, а температура конденсата 293 К.

2.6.ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

2.6.1. КОНСТАНТА ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

При обратимых химических реакциях наряду с химическим взаимодействием между исходными веществами (прямая реакция)

88

протекает химическое взаимодействие между продуктами реакции (обратная реакция), в результате, которого снова образуются исходные вещества. По мере протекания процесса скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной реакции увеличивается. Когда обе скорости сравняются, наступает состояние химического равновесия – число молекул веществ, составляющих систему, перестает изменяться и остается постоянным во времени при неизменных внешних условиях. Химическим равновесием назы-

вается такое состояние обратимой химической реакции, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной и с течением времени не происходит изменения концентраций реагирующих веществ в реакционной смеси.

Химическое равновесие является динамичным и подвижным

– с изменением внешних условий равновесие смещается в сторону исходных веществ (влево) или в сторону продуктов реакции (вправо). Равновесие возвращается к исходному состоянию, если внешние условия достигают первоначальных значений. Бесконечно малое изменение внешних условий влечет за собой также бесконечно малое изменение состояния равновесия. Следовательно, химические реакции могут протекать как термодинамически равновесные процессы и к ним можно применять общие условия термодинамического равновесия.

Константа химического равновесия – характеристика хи-

мического равновесия, отражающая взаимосвязь между равновесными концентрациями (или парциальными давлениями) веществ, участвующих в химической реакции:

aA + bB cC + dD .

Константа равновесия может быть выражена через равновесные концентрации Сi (моль/л, кмоль/м3), равновесные мольные доли компонентов Ni,, равновесные парциальные давления компонентов Рi (если реакция протекает в газовой фазе):

Эти уравнения представляют собой математическое выраже-

ние закона действия масс для равновесных реакций, сформулиро-

ванного К.Гульдбергом и П.Вааге: отношение произведения рав-

новесных парциальных давлений (концентраций) продуктов

89

реакции, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, к такому же произведению равновесных парциальных давлений (концентраций) исходных веществ при данной температуре есть величина постоянная, называемая константой химического равновесия.

Величина Кс (Кр) зависит от температуры и природы реагирующих веществ, но не зависит от их концентраций (парциальных давлений).

Для идеальных газов

Pi = CiRT и Pi = NiP,

где P – общее давление, поэтому KP, KC и KN связаны соотношением:

Очевидно, KP KC , когда реакция идет без изменения числа

молей веществ в газовой фазе.

В случае реальных систем равновесные концентрации заменяют на равновесные активности (аi):

где ai ·Ci , γ – коэффициент активности сильных электролитов;

а равновесные парциальные давления рi – на равновесные фугитивности (летучести) fi участников реакции:

где fi ·pi , γ – коэффициент летучести, характеризующий сте-

пень отклонения газа от идеальности.

Для гетерогенных реакций с участием газообразных веществ в математические формулы для констант равновесия вводят только равновесные концентрации или парциальные давления (летучести) газообразных веществ (парциальные давления или концентрации паров над жидкими и твердыми фазами при этом не учитываются). Вычисленные таким образом константы равновесия обозначают К'р, К'с или K`N.

90

Константы равновесия реакций определяют опытным путем или рассчитывают теоретически. Для некоторых сложных реакций константы равновесия можно вычислить по константам равновесия более простых реакций, из которых слагается сложная реакция. Например, для реакции

В случае, если в реакции принимают участие растворенные вещества, в выражения для констант равновесия также входят активности (концентрации) этих веществ.

2.6.2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Химическое равновесие при повышении температуры должно сместиться в сторону эндотермической реакции ( в том направлении, в котором протекает эндотермическая реакция), а при понижении температуры – в том направлении, в котором протекает экзотермическая реакция (в соответствии с качественным правилом

– принципом Ле Шателье).

Количественные характеристики влияния температуры на химическое равновесие можно получить на основании уравнений

изобары химической реакции:

и уравнений изохоры химической реакции:

Уравнения изобары и изохоры химической реакции определяют зависимость константы химического равновесия от температуры:

91

ных веществ при распаде продуктов реакции). Интегрирование уравнений изобары и изохоры химической

реакции при постоянных H, U (в небольших интервалах тем-

ператур) позволяет получить уравнения, которые используют для экспериментального определения тепловых эффектов химических реакций:

lnK P H B;

RT

где B – константа интегрирования.

Таким образом, зависимость lnKP от 1/Т должна быть линейной, а тангенс угла наклона прямой равен – H/R, что позволяет рассчитывать тепловые эффекты реакций по равновесным данным.

Т.е., зная константы равновесия при двух разных температурах, можно рассчитать H реакции. Соответственно, знаяH реакции и константу равновесия при одной температуре, можно рассчитать константу равновесия при другой температуре.

92

2.6.3. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Для реакций между идеальными газами константа равновесия Kp , выраженная через парциальные давления компонент, не зави-

сит от общего давления в системе, так как Giо зависит только от температуры. Поскольку KP KC RT n , то она тоже не зависит от

давления в системе. Таким образом, для реакций, участники которых ведут себя как идеальные газы, Kp и KC от давления не

зависят. Однако состав равновесной смеси может зависеть от давления. При изменении общего давления в равновесной смеси в n раз парциальные давления всех участников реакции изменяются в одинаковое число раз. Если в реакции число молей газообразных веществ в правой и левой частях уравнения одинаково, то состав смеси останется равновесным (нет смещения равновесия). Если же число молей газообразных веществ в правой и левой частях уравнения не одинаково, то состав смеси в результате изменения давления станет неравновесным, пойдет химическая реакция, равно-

весие сдвинется. К аналогичному результату приводит добавление инертного газа при сохранении постоянного общего давления реакционной смеси. В этом случае объем системы увеличивается и парциальные давления всех участников реакции уменьшаются, т.е.

прибавление инертного газа равносильно расширению системы.

Если инертный газ прибавляется при постоянном объеме, то изменение общего давления к сдвигу равновесия не приводит, так как остаются неизменными парциальные давления компонент.

где V – изменение объема в результате реакции.

Полученное уравнение определяет зависимость равновесного состава реакционной газовой смеси от общего давления смеси и позволяет предсказать направление смещения равновесия при из-

т.е. изменение давления не оказывает влияния на равновесные концентрации веществ;

если реакция протекает с увеличением числа молей газообразных веществ ( n 0), то:

P T

т.е. увеличение давления приводит к уменьшению KN , уменьше-

ние давления – к увеличению KN и соответствующему измене-

нию равновесных концентраций;если реакция протекает с уменьшением числа молей

газообразных веществ ( n 0), то увеличение давления приводит к увеличению KN , а уменьшение давления – к уменьшению KN и

соответствующему изменению равновесных концентраций.

Пример 1. В реакции 2A(газ)+B(газ) 3С(газ) равновесные концентрации составляют: [A]=5 моль/л, [B]= 3 моль/л, [C]= 4 моль/л. Вычислите константу равновесия (Kc).

Пример 2. Определите константу равновесия (Kp) реакции 2A(газ)+3B(газ) С(газ), если после установления равновесия в смеси содержится 30 % А, 20 % В и 50 % С по объему при общем давлении 2 атм.

Решение. Парциальные давления компонентов, учитывая за-

Пример 3. Определите константу равновесия реакции в газовой фазе 2A+5B 3C+D, если исходные концентрации составляли: Со(A)=5 моль/л, Со(B)=7 моль/л, а к моменту установления равновесия прореагировало 30 % вещества А.

94

Решение. К моменту установления равновесия прореагировало 5·0,3 = 1,5 моль/л компонента А. Найдем количество прореагировавшего компонента В и образовавшихся С и D. По уравнению реакции:

Пример 4. При 100 ºС константа равновесия реакции A+B 2C равна 4. Найдите равновесные концентрации веществ А,

Ви С, еслиисходныеконцентрациисоставляли:Со(A)=Со(B)= 2 моль/л. Решение. Примем [C]=x моль/л, тогда количество прореаги-

ровавших А и В определяем как x/2 молей, и равновесные концентрации составят: [A] = [B] = (2 – x/2) моль/л.

Подставив эти величины в выражение константы равновесия,

При смешении 1 моль HCl с 0,48 моль O2 образуется 0,402

моль Cl2. В системе P = 1 атм (1,013·105 Па), T =659 K. Найдите

Пример 6. Для реакции конверсии оксида углерода (II), возможной при вулканической деятельности: CO+H2O(г) CO2+H2,

значение Кр = 4,12 при 800 К. Вычислите Кр при 600 К. Принять, что в этом интервале температур rНо = const. Ниже приводятся необходимые для расчета теплоты образования реагентов при T=800 К (в кДж/моль):

Решение. Используя следствие 1 из закона Гесса, находим тепловой эффект реакции:

r H800о f HCOо 2 ( f HCOо f HHо2Oг ) 394,23 110,79) ( 246,2937,15(кДж / моль) 37150(Дж / моль).

По уравнению

находим Кр при 600 К:

96

Высокое значение Кp указывает на то, что при 600 К реакция пойдет самопроизвольно слева направо

Вопросы и упражнения

1.Какие реакции называются обратимыми?

2.Что означает состояние химического равновесия? Как можно определить, что в системе наступило равновесие?

3.Каковы общие термодинамические критерии, определяющие: а) возможность течения необратимых (самопроизвольных) процессов в неизолированных системах, б) состояние термодинамического равновесия?

4.При каких условиях химическое равновесие, установившееся в ходе обратимой химической реакции, можно считать равновесием термодинамическим?

5.Почему химическое равновесие называют: а) динамическим, б) подвижным? Каким образом можно установить, что химическое равновесие достигнуто?

6.Что определяет константа химического равновесия? От каких факторов она зависит?

7.Сформулируйте закон действия масс. В каком случае равны константы равновесия, выраженные через равновесные концентрации и равновесные значения парциальных давлений компонент? Приведите примеры соответствующих реакций.

8.Напишите математическое выражение закона действующих масс применительно к обратимым идеальным однородным химическим системам и реальным.

9.Сформулируйте принцип смещения химического равновесия Ле-Шателье.

10.Как смещается химическое равновесие при изменении температуры, концентрации, давления?

11.В каком направлении смещается равновесие реакции

2CO+O2 2CO2, ΔH= –566,4 кДж при изменении давления и температуры?

12. В какую сторону сместится равновесие реакции

97

СО2+С 2СО, Н=172,6 кДж при повышении температуры? Что произойдет в системе при увеличении давления?

13. Выразите математически Кр для реакций:

а) FeO+H2 Fe+H2O(г); б) 2HgO 2Hg+O2; в) 2Сu+О2 2СuО.

14.Как повлияет повышение давления при неизменной температуре на равновесие в системах: а) 2НВг Н2+Вг2, ΔH=70,3 кДж;

б)2СО+О2 2СО2,ΔH=–566,4кДж; в)N2+O2 2NO,ΔH=–180,9кДж?

15.Каким путем можно повысить выход NO2 в реакциях:

а) 2NO+О2 2NO2, ΔH = –113 кДж; б) N2O4 2NO2, ΔH=58,2 кДж?

16.Как можно увеличить процентное содержание РCl3 в равновесной системе: РСl5 РСl3 + Сl2; ΔH=92,5 кДж?

17.В каких случаях обратимые реакции протекают до конца? Объясните это с точки зрения закона действующих масс.

18.Приведите уравнения изобары и изохоры химической реакции. Используя эти уравнения, объясните влияние повышения температуры (понижения температуры) на состав равновесной смеси экзотермической (эндотермической) реакции.

19.Почему и в каких случаях изменение общего давления в системе приводит к смещению химического равновесия? Приведите соответствующие примеры химических реакций.

Задачи

298.Константа равновесия для реакции PCl5 PCl3+Cl2 при 212ºС равна КР=0,255 105 н/м2 . Вычислите КС.

299.При 1500 К и 0,1013 105 Па степень диссоциации СО2, по уравнению 2СО+О2 2СО2, равна 1,04 10-3. Определите константу равновесия КР.

300.При 1000 К и 1,013 105 Па для реакции FeO+CO Fe+CO2 парциальное давление СО равно 0,353 105 Па. Константа равновесия КР реакции 2СО+О2 2СО2 при той же температуре равна 8,443 105. Рассчитайте КР для реакции

2FeO 2Fe+O2.

98

301.Из смеси, содержащей 1 моль азота и 3 моль водорода, в состоянии равновесия при давлении 10,13 105 Па образуется 0,5 моль аммиака. Вычислите КР для реакции N2+3H2 2NH3.

302.Константа равновесия реакции SO2+Cl2 SO2Cl2 при 102 ºС КС=13,35. Какова будет концентрация SO2Cl2 при равновесии,

если исходные концентрации SO2 и Cl2 имеют следующие значения:

а) Со(SO2) = Со(Cl2) = 1 кмоль/м3, б) Со(SO2) = Со(Cl2) = 2 кмоль/м3, в) Со(SO2) = 1 кмоль/м3, Со(Cl2) = 2 кмоль/м3.

303.При смешивании уксусной кислоты и этанола протекает реакция (в растворе): СН3СООН+С2Н5ОН СН3СООС2Н5+Н2О. При достижении равновесия в реакционной смеси находятся по 1/3 моль кислоты и спирта и по 2/3 моль эфира и воды. Какое количество эфира будет в реакционной смеси при равновесии, если смешать: а) 1 моль кислоты и 2 моль спирта, б) 1 моль кислоты, 1 моль спирта и 1 моль воды?

304.При получении водорода по реакции СО+Н2О(г) СО2+Н2 при 1000 К КР=1,37. Вычислите равновесное количество водорода, если исходная смесь содержит 0,4 моль СО и 0,6 моль паров воды.

гена СОCl2. Определите КР и КС для реакции СО+Cl2 СОCl2.

306.Для реакции 2СО2 2СО+О2 КР=4,033 10-16 при 1000

К. Вычислите константу равновесия этой реакции при 2000 К, если среднее значение Н=561,3 кДж.

307.Для равновесия Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 при 1091 К

КР=2,49, а при 1312 К КР=4,5. Рассчитайте среднее значение теплового эффекта процесса. При какой температуре КР=5,4?

308.Константа равновесия реакции образования НС1 при некоторой температуре равна единице. Определите состав (в молярных долях) равновесной реакционной смеси, полученной из водорода объемом 2 л и хлора объемом 3 л. (Н2 – 24 %; Cl2 – 44%;

НCl – 32 %)

99

309.При некоторой температуре и давлении 1,013·105 Па степень диссоциации иодоводорода на водород и иод равна 22 %. Определите значение Кр и Кс. (0,02)

310.При 50 ºС и давлении 0,348·105 Па степень диссоциации N2O4 на NO2 равна 63 %. Определите значение Кр и Кс. (Кр=92000; Кс=0,0342)

311.Вычислите, под каким давлением степень диссоциации

N2O4 при 50 ºС будет равна 50 %, если Кр=92000. (0,69·105 Па)

312.Для реакции FeO+CO Fe+CO2 при температуре 700 ºС и давлении 1,013·105 Па молярная доля СО в равновесной системе составляет 0,418. Определите при этой температуре Кр. (1,08·105)

313.Железно-паровой способ производства водорода основан на реакции Н2О+Fe FeO+Н2. При температуре 700 ºС и давлении 1,013·105 Па в равновесной смеси содержится 63 % Н2. Определите Кр. (1,7)

314.Вычислите Кр реакции FeO+СО Fe+СО2 при 1000 К и давлении 1,013·105 Па, если равновесная смесь газов содержит СО2 массовой долей 39 %. (0,64)

315.В закрытом сосуде при постоянной температуре смешано 2 моль азота и 6 моль водорода. В результате реакции к моменту наступления равновесия прореагировало 10 % первоначального количества азота. Как изменится в этом случае давление по сравнению с первоначальным? (Уменьшится на 1/20)

316.Константа равновесия для реакции H2+I2 2HI при 445 ºС равна 50. Какое количество вещества водорода надо взять на 1 моль иода, чтобы 90 % последнего превратить в иодоводород? (1,55 моль)

317.При нагревании смеси углекислого газа и водорода в закрытом сосуде устанавливается равновесие СО2+H2 СО+Н2О. Константа равновесия при 850 ºС равна единице. Какая массовая доля углекислого газа подвергнется превращению в оксид углерода (II) при 850 °С, если смешать 1 моль СО2 и 5 моль Н2? (83,3 %)

100

318.При синтезе аммиака в определенных условиях в равновесии находятся 1 моль водорода, 2 моль азота и 8 моль аммиака. Рассчитайте константу равновесия Кс. Во сколько раз исходные количества азота и водорода больше равновесных их количеств? (Водорода больше в 13 раз, азота – в 3 раза)

319.Равновесие реакции Н2+Вr2 2НВr установилось при некоторой температуре при следующих равновесных концентрациях: [Н2]=0,5 моль/л; [Вr2]=0,1 моль/л; [НВr]=1,6 моль/л. Найдите Кс. Определите исходные концентрации водорода и брома. (51,2;

Со(Н2)=1,3 моль/л; Со(Br2)=0,9 моль/л)

320.Определите константу равновесия реакции, протекаю-

щей по уравнению CO2+H2 CO+H2O и исходные концентрации СО2 и Н2, если при 100 ºС равновесная смесь содержит (по объему) 4 % СО, 64 % Н2O и по 16 % водорода и диоксида уг-

лерода. (Kc=1; CO2 – 20 %; H2 – 80 %)

321.При смешивании уксусной кислоты и спирта протекает реакция СН3СООН+C2H5OH СН3СООС2Н5+Н2О. Определите константу равновесия данной реакции и исходные концентрации кислоты и спирта, если в момент равновесия в реакционной смеси содержится по 1/3 моль/л кислоты и спирта и по 2/3 моль/л эфира и воды. (Kc=4; Cо,кисл=1 моль/л; Cо,сп=1 моль/л)

322.Пятихлористый фосфор диссоциирует при нагревании по уравнению PCl5 PCl3+Cl2. При некоторой температуре из 1 моля PCl5, находящегося в закрытом сосуде емкостью 10 л, разлагается 1,75 моль. Определите константу равновесия Кс при этой температуре. (0,225)

323.При состоянии равновесия системы Н2+N2 2NН3 концентрация азота сотавляет 0,3 моль/л; водорода – 0,9 моль/л; аммиака – 0,4 моль/л. Вычислите константу равновесия реакции и исходныеконцентрацииазотаиводорода.(Kc=0,7315, Cо(N2)=0,5 моль/л; Cо(H2)=1,5 моль/л)

324.При нагревании оксида азота (IV) в закрытом сосуде до некоторой температуры равновесие реакции 2NO2 2NO+O2 устанавливается при концентрациях: [NO2]=0,3 моль/л; [NO]=1,2 моль/л; [O2]=0,6 моль/л. Вычислите константу равновесия реакции при

101

этой температуре и исходную концентрацию оксида азота (IV). (Kc=9,603; Cо(NО2)=1,5 моль/л)

325.При нагревании водорода и иода в закрытом сосуде до 444 ºС протекает реакция H2+I2 2HI. Равновесная смесь при этой температуре состоит из 9,48 моль HI, 0,56 моль I2 и 3,2 моль H2. Вычислите константу равновесия данной реакции при 444 ºС, определите исходные концентрации водорода и иода. (Kc=50,16, Cо(I2)=5,3 моль/л; Cо(H2)=7,94 моль/л)

326.Если нагреть 1492 г иода и 32,4 г водорода в закрытом сосуде емкостью 2 л до 693 К, то при достижении равновесия образуется 1442 г иодистого водорода. Вычислите константу равновесия этой реакции при указанной температуре. (Kc=40,91)

327.В сосуде при 386 ºС протекает обратимая реакция

4НСl+O2 2Н2О(пар)+2Cl2. Присмешивании 1кмоль НСl с 0,48кмоль О2 образовалось 0,402 кмоль Cl2. Давление в системе 101325 Па. Вычислите Кр реакциипри указаннойтемпературе. (Kp=8,01·10-4 Па)

328.При 550 ºС и 101325 Па степень диссоциации фосгена на оксид углерода и хлор равна 77 %. Реакция протекает по уравнению COCl2 CO+Cl2. Определите значения Кр и Кс этой реакции при 550 ºС, если исходная концентрация фосгена 1 кмоль/м3. (Kp=1,47·105 Па, Kc=0,02156 кмоль/м3)

330.Константа равновесия Кр реакции СО+Сl2 СОСl2 при 600 ºС приблизительно равна 1,67·10-6. Вычислите Кс реакции при этой температуре. (Kс=12,12)

331.Для реакции SO2+1/2O2 SО3(г) константа равновесия Kp при 900 К равна 2,058·10-2. Вычислите Кс для данной реакции при указанной температуре. (Kс=56,30)

332.Константа равновесия Кр реакции 4НСl+O2 2Н2+2Сl2 при 386 ºС и 101325 Па равна 8,01·10-4. Вычислите Кс реакции при этой же температуре. (Kс=4388)

102