Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова (1154110), страница 31
Текст из файла (страница 31)
е. давление увеличилось на 3,173 атм, поскольку в результате реакции увеличилось число молей газообразныхвеществ.Задача 4.8. Запишите выражение для константы химического равновесия гетерогенной химической реакции:H2(г) + I2(к) 2HI(г).В каком направлении сместится равновесие даннойхимической реакции при увеличении общего давления в5 раз?Р е ш е н и е.
Константу гетерогенного химическогоравновесия можно записать через отношение равновесныхГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ201концентраций или равновесных относительных парциальных давлений газообразных реагентов:[HI]2;[H2 ]p2K p 1 HI .pH2Kc 1При увеличении общего давления в 5 раз парциальныедавления газообразных реагентов водорода и иодида водорода увеличатся в 5 раз. Скорость прямой реакции приэтом увеличится в 5 раз, а скорость обратной реакции увеличится в 25 раз.
Следовательно, равновесие в данной гетерогенной реакции сместится влево, количество получаемого продукта иодида водорода уменьшится в 5 раз.Задача 4.9. При адсорбции 42,5 г аммиака мелкораздробленным железом выделилось 177,8 кДж теплоты. Рассчитайте тепловой эффект адсорбции.Р е ш е н и е. Тепловым эффектом адсорбции называютколичество теплоты, выделяемое при поглощении 1 мольадсорбата поверхностью адсорбента. Молярная масса аммиака М = 17 г/моль. Количество молей аммиака, который адсорбировался в данном процессе, составило n == 42,5/17 = 2,5 моль.Теперь можно рассчитать тепловой эффект адсорбции:1Hадс 2 3177,82 371,12 кДж/моль.2,5Задача 4.10. Рассчитайте степень заполнения поверхности адсорбента молекулами адсорбата, равновесная концентрация которого с = 10–5 моль/л.
Константа адсорбцииKa = 100 м3/моль.Р е ш е н и е. Степень заполнения поверхности можнорассчитать по уравнению Лэнгмюра:34Ka 2 c100 2 1015 2 1031444 0,5.1 5 Ka 2 c 1 5 100 2 1015 2 103 1 5 1Задача 4.11. Рассчитайте, сколько литров фосгенаадсорбируется на 25 м2 площади активированного древес202ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИного угля, если величина адсорбции составляет Г = 2×10–5моль/м2?Р е ш е н и е. Определим число молей газа, поглощаемого 25 м2 адсорбента:n = Г × S = 2×10–5 × 25 = 5×10–4 моль.Моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем 22,4 л. Следовательно, согласно пропорцииобъем адсорбированного фосгена составилV = 22,4 × 5×10–4 = 1,1×10–2 л.ЗАДАЧИДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ4.1. Рассчитайте значение константы равновесия Kсгетерогенного химического процесса:СаО(к) + Н2О(г) Са(ОН)2(к)при температуре 298 К.4.2.
Рассчитайте значение константы равновесия Kсгетерогенного химического процесса:С(к) + 2Н2О(г) СО2(г) + 2Н2(г)при температуре 298 К.4.3. Рассчитайте значение констант равновесия Kр иKс химического процесса:СаО(к) + СО2(г) СаСО3(к)при температуре 298 К.4.4. Рассчитайте значение констант равновесия Kр иKс гетерогенного химического процесса:2С(к) + О2(г) 2СО(г)при температуре 500 К без учета зависимости энтальпиии энтропии реакции от температуры.4.5. Рассчитайте значение константы равновесия Kcгетерогенного химического процесса:Ca(к) + 2H2O(г) Ca(OH)2(к) + H2(г)при температурах 298 и 500 К без учета зависимости энтальпии и энтропии реакции от температуры.ГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ2034.6.
Рассмотрите зависимость константы химического равновесия от температуры. Рассчитайте значение константы равновесия Kр химического процесса:2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г)при температурах 1000, 1100 и 1200 К без учета зависимости энтальпии и энтропии реакции от температуры.4.7. Для химической реакции:3H2(г) + N2(г) 2NH3(г)рассчитайте значение константы равновесия Kc, если начальные концентрации реагентов составляли: cH2 1 2,2моль/л, cN2 1 1,5 моль/л, cNH3 1 0,4 моль/л, а к моменту установления химического равновесия содержание NH3 в равновесной смеси составилo 1,6 моль/л.4.8.
Определите константу равновесия Kc обратимойхимической реакции:А(г) + В(г) 2D(г),если при смешении 1,2 моль А с 1 моль В к моменту установления равновесия образовалось 0,6 моль D.4.9. В реакции, протекающей по уравнению2НСl(г) Н2(г) + Сl2(г),исходное давление рНСl = 2×105 Па.К моменту достижения равновесия парциальное давление водорода достигло 8×104 Па. Определите константуравновесия Kр.4.10.
В сосуде объемом 10 л находится 43,8 г хлорводорода. После нагревания до некоторой температуры пореакции2НCl(г) Н2(г) + Cl2(г)образовалось 28,4 г хлора. Рассчитайте константу равновесия химического процесса Kc.4.11. Рассчитайте температуру, при которой стандартное состояние гомогенной системы:3H2(г) + N2(г) 2NH3(г)будет равновесным.204ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ4.12. Определите равновесные концентрации в гетерогенной системеАВ(г) А(г) + В(к),в которой при некоторой температуре установилось равновесие, если в начале реакции в реакторе объемом 10 лнаходилось 6 моль АВ, а значение Kc составило 0,9.4.13.
В реактор объемом 100 л помещено 144 г Н2О и168 г СО. После нагревания до некоторой температуры всистемеH2O(г) + СО(г) H2(г) + CО2(г)установилось равновесие, количество СО2 при этом составило 88 г. Рассчитайте значение константы равновесия Kcпроцесса.4.14. Как изменится количество оксида магния MgO,получаемого в результате гетерогенной химической реакции:2Mg(к) + CO(г) 2MgO(к) + C(к),если концентрацию газообразного реагента СО уменьшитьв 10 раз?4.15. Как изменится количество кислорода, получаемого в результате гетерогенной химической реакции:2S(к) + 2H2O(г) O2(г) + 2H2S(г),если концентрации других газообразных реагентов уменьшить в 10 раз?4.16.
Определите равновесные концентрации всех веществ реакцииСО2(г) + Н2(г) СО(г) + Н2О(г),если в начале реакции смешали СО2 и Н2 с концентрациями 2,2 и 1,2 моль/л соответственно. Константа равновесия реакции Kc = 0,6.4.17. Газообразные водород и хлор смешали в закрытом сосуде при давлении водорода pH2 1 4,5 2104 Па и давлении хлора pCl2 1 2,6 2 104 Па. В результате реакцииН2(г) + Cl2(г) 2НCl(г)ГЛАВА 4.
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ205установилось равновесие при парциальном давлении НCl,равном 3,2×104 Па. Рассчитайте константу равновесия Kpданной реакции и равновесные концентрации реагентовпри температуре 298 К.4.18. В обратимой гомогенной реакции:СОСl2(г) СО(г) + Сl2(г)равновесие установилось при следующих парциальныхдавлениях:pравн,COCl2 1 20 кПа, pравн,CO 1 50 кПа, pравн,Cl2 1 60 кПа.Рассчитайте новые парциальные давления всех компонентов, если при той же температуре общее давлениеуменьшили в 2 раза.4.19. Определите равновесные давления всех газов вравновесной системе:2НI(г) Н2(г) + I2(г)при Т = 1000 К, если в начальный момент система состояла только из иодоводорода при давлении 1,5×105 Па.4.20. Константа равновесия реакцииА(г) + В(г) 2D(г)Kp = 0,9.
Начальное состояние системы: рА = 200 кПа, рВ == 200 кПа, рD = 150 кПа. Определите давления всех газовпри установлении в системе равновесия.4.21. Как изменится количество меди, получаемой врезультате гетерогенной химической реакции:CuO(к) + H2(г) Cu(к) + H2O(г),при увеличении общего давления в системе в 2 раза?4.22.
Как изменится количество азота, получаемого врезультате гетерогенной химической реакции:2CH4N2O(к) + 3O2(г) 2N2(г) + 2СО2(г) + 4H2O(ж),при увеличении начального давления в системе в 2 раза?4.23. Как изменится количество продукта Si3N4, получаемого в результате гетерогенной химической реакции:3Si(к) + 2N2(г) Si3N4(к),при увеличении общего давления в системе в 2 раза?206ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ4.24. Как изменится общее давление в гетерогеннойсистеме:2С(к) + О2(г) 2СO(г),если исходная концентрация кислорода составляла 0,1моль/л, а к моменту равновесия прореагировало 30% исходного газообразного вещества? Температура 400 К.4.25. Определите стандартное изменение энергии Гиббса реакцииСОСl2(г) СО(г) + Сl2(г),если при 1000 К разложилось 70% фосгена СОСl2, взятогопри начальном давлении 100 кПа.4.26.
Рассчитайте температуру, при которой давлениеСО2 станет равным 100 кПа, если реакция2СО2(г) 2СО(г) + О2(г)протекает в замкнутом объеме. Начальное давление углекислого газа составляло p = 30 кПа, продукты реакцииотсутствовали.4.27. Рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббса в реакцииАВ(г) А(г) + В(г),протекающей при 550 К, если начальное количество АВ взамкнутом объеме 10 л составляло 2,2 моль, а к моментуравновесия в системе образовалось по 1,5 моль А и В.4.28. Рассчитайте равновесное давление водяного парав системеСО2(г) + Н2(г) СО(г) + Н2О(г)при 1000 К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
