Розв’язування:

Хімічна реакція: N₂ + 3H₂  2NH₃

Запишемо вираз константи рівноваги даної хімічної реакції:

К_рівн. =

Звідси знаходимо рівноважну концентрацію азоту:

[N₂] = = 8 моль/л

Обчислимо кількість моль азоту, що вступив в реакцію з воднем з утворенням 0,08моль аміаку, за рівнянням хімічної реакції:

;

х = n(N₂) =

Вихідна концентрація азоту дорівнює:

C_вих (N₂) = n(N₂) + [N₂]

Після підстановки чисельних значень, одержимо:

C_вих (N₂) = 0,04 + 8 = 8,04моль/л

Відповідь: C_вих (N₂) = 8,04моль/л; [N₂] = 8 моль/л

Приклад 1

Визначити, у який бік зміститься рівновага, якщо 1) у рівноважну суміш водню, азоту та аміаку додати азоту; 2) за рівноважного стану реакції С + СО₂ 2СО збільшити тиск; 3) підвищити температуру при проведенні реакції СО + СІ₂ СОСІ₂, ΔН=‑123кДж.

Відповідь:

1. рівновага зміститься у бік синтезу аміаку (пряма реакція) тому, що зростає концентрація однієї з реагуючих речовин, згідно принципу Ле Шательє рівновага зміщується у бік прямої реакції (утворення аміаку) при збільшенні концентрації реагенту та зменшенні концентрації продукту.

2. Рівновага зміститься вліво у бік зворотної реакції (число частинок газуватих речовин зменшується, що зумовлює зниження загального тиску). Пряма реакція відбувається із збільшенням об’єму, згідно принципу Ле Шательє збільшення тиску в реакціях, що супроводжуються збільшенням об’єму, спричиняє зміщення рівноваги у бік зворотної реакції (вліво).

3. Рівновага зміститься вліво, тому що пряма реакція відбувається з виділенням теплоти (екзотермічна реакція), згідно принципу Ле Шательє при підвищенні температури рівновага зміщується у бік зворотної реакції (вліво).

Задачі для розв’язування

1. Як зміниться швидкість прямої реакції N₂ + 3Н₂ ↔ 2NН₃ при зменшенні об’єму газової суміші в 2 рази.

2. У скільки разів необхідно збільшити тиск, щоб швидкість утворення NO₂ за реакцією 2NO + О₂ ↔ 2NO₂ зросла в 1000 разів.

3. Константа швидкості реакції першого порядку дорівнює 4,5∙10^–5 с^-1, початкова концентрація реагенту становить 1,6моль/л. Обчислити початкову швидкість реакції.

4. Реагенти А і В з початковою концентрацією кожного 0,2моль/л беруть участь у реакції другого порядку. Чому дорівнює константа швидкості цієї реакції, якщо її початкова швидкість 1,6∙10^–4моль/(л∙с)?

5. Назвати порядок реакції, обчислити константу швидкості, якщо рівняння швидкості має вигляд υ=κ∙[А]∙[В]², а υ=0,036моль/л∙год, [А]=0,37моль/л і [В]=1,26моль/л.

6. У скільки разів зростатиме константа швидкості хімічної рівноваги при підвищенні температури на 40⁰С, якщо температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3,5?

7. Обчислити, як зміниться швидкість реакції 2NO + О₂ → 2NO₂ внаслідок збільшення тиску втричі?

8. Як збільшиться швидкість реакції при підвищенні температури з 10 до 100⁰С, якщо при нагріванні на кожні 10⁰С швидкість подвоюється?

9. Обчислити швидкість осадження карбонату кальцію з розчину, якщо за 5хв. від початку реакції утворилось 10г осаду в 100мл реакційного об’єму.

10. У скільки разів збільшиться швидкість реакції Н₂ + І₂ ↔ 2НІ, якщо збільшити кількість речовини йоду та водню в реакційній системі удвічі при постійному об’ємі.

11. Записати вирази для констант рівноваги ендотермічних оборотних реакцій:

а) СО₂ + С ↔ 2СО;

б) Fe₃O₄ + 4H₂ ↔ 3Fe + 4Н₂О.

Вказати напрямок зміщення рівноваги при підвищенні температури, тиску.

12. При температурі 2000⁰С константа рівноваги реакції N₂ + О₂ ↔ 2NO дорівнює 6,0∙10^–4. Обчислити рівноважну концентрацію оксиду нітрогену, якщо початкові концентрації азоту та кисню становлять відповідно 0,1 і 0,02моль/л.

13. Рівноважні концентрації речовин у системі 2А + В ↔ 2С + D дорівнюють: [А]=2моль/л, [В] = 1моль/л, [С] = 1,6моль/л. Обчислити початкові концентрації цих речовин.

14. У який бік зміститься рівновага реакцій:

а) N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃, ∆Н = ‑ 92,18 кДж;

б) N₂O₄ ↔ 2NO₂, ∆Н = 56,98 кДж;

в) N₂ + O₂ ↔ 2NO, ∆Н = 181,0кДж при зниженні температури й тиску?

15. У якому напрямі зміниться рівновага системи

Н₂ + S ↔ H₂S, а) якщо збільшити концентрацію водню; б) якщо зменшити концентрацію сірководню?

16. Константа рівноваги гомогенної системи:

СО_(г) + Н₂О_(г)  СО_{2 (г)} + Н_{2 (г)} при деякій температурі дорівнює 1. Обчислити рівноважну концентрацію всіх реагуючих речовин, якщо вихідні концентрації СО та Н₂О відповідно дорівнюють 0,1моль/л та 0,4моль/л.

17. Як зміниться швидкість прямої реакції

СО₂ + С  2СО внаслідок зменшення концентрації СО₂ у чотири рази. Записати вираз константи рівноваги.