Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Константа равновесия гомогенной системы СО(г) + Н»О(г) СОр(г) + Нр(г) прн 850'С равна 1. Вычислите концентрацин всех веществ прн равновесии, если исходные концентрацни Ссо„,„=З моль/л, Сн,о.,*=2 моль/л. Ре ш ен не. Прн равновесии скорости прямой н обратной реакций равны, а отношение констант этнх скоростей есть тоже величина постоянная н называется константой равновесия данной снстемы: Ь~СООСн О, О= ЬрСсо Сн Ь Ссо Сн, Кс = — = Ьр СсоСн,о Ссор„„— — (3 — х) моль/л; Снюр„„— — (2 —.») Моль/л. Зная константу равновесия, рассчитаем х; хр 1= (3 — х) (2 — х) ' х'= 6 — 2» — 3»+»р; бх=б; х=1,2 моль/л. Таким образом, искомые равновесные концентрации: Ссо,р-.=1,2 моль/л; Сн,р„, —— 1,2 моль/л; Ссор... = 3 — 1,2 = 1,8 моль/л; Сн,ор ° = 2 — 1,2 = 0,8 моль/л, В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение Кс вхо.
дят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предпаложнм, что к моменту равновесна концентрация Ссо р р„х моль/л. Количество молей образовавшегося водорода прн этом будет также х моль/л. Столько же малей СО н Н,О расходуется для образования х молей СОр и Нр. Следовательно, равновесные концентрацнн всех веществ составляют: Ссо р Сн р х моль/л Пример 4.
Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекаег по уравнению РС(в(г) ь РСЬ(г) + СЬ(г); АНй, 92,69 кДж/моль. Как надо изменить: а) температуру; б) давление, в) нонцентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону реакции разложения РС1,2 Р е ш е н и е. Смешением, нли сдвигом, химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в нотаром сместилось равновесие, определяется по принципу Ле Шателье: а) так кан реакция разложения РС!з эидотермическая (ЬН)0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение РС(з ведет к увеличению объема'(из одной молекулы газа образуются две газо.
образные молекулы), то для смешения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) смешения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации РС!з, так и уменьшением концентрации РС(х или С(з. Пример 6. Рассчитайте изменение константы скорости реакции, имеющей энергию активации !91 кДж/моль, при увеличении температуры от 330 до 400 К. Р е ш е н и е. Зависимость константы скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса (пй = !пА — Е,/НТ или 2,31 рй = 2,312А — Е,/НТ.
Логарифм отношения нонстант скоростей реакции при температурах Т, и Т~ со- ответственно равен где )1 — универсальная газовая постоянная, разная 8,32 Дж/(моль К). Под- ставив в это уравнение данные задачи, получим /г„ 19! !Оз !й — ь= ' ( — — — ) кнб, йг, 19 1 330 400 откуда Ьг,/фи кч 10~. Пример 8. Рассчитать константу равновесия химической реакции Кр при 1000 К, если стандартная энергия Гиббса при этой температуре равна 36' = = — 191 кДж/моль. Р е ш си не. Константа равновесия химической реакции связана со станлартной энергией Гиббса уравнением 30 = — НТ!пК; — — 2,3НТ!9К„ откуда 18К,= — 30'/23НТ.
Подставляя в зто уравнемие числовые значения, получаем 19/(г 10, — ( — 191 10') Дж/моль 2,3 8,32 Дж/(моль ° К) 1000 К откуда Кр — — 10", КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ 1. Вычислите константу равновесия реакции СО(г) + Н»0(г) = СО,(г) + Н»(г) если начальные концентрации веществ [моль/л): С(СО) = 0,01; С(Н«0) = 0,02; С(Н«) =0,01; С(СО») 0,01. Концентрация СО в состоянии равновесия равна 0,007 моль/л. Ответ: 1,42.
2. Вычислите константу равновесии и исходные концентрации веществ А и В обратимой гомогенной химической реакции А(г) + 2В(г) «С(г). Прн равновесии концентрации участвующих в реакции веществ равны (моль/л); С(А) = = 0,06; С(В) = 0,12; С(С) = 0,0216 Огаег: Кр — — 25; С(А)«„= 0,0816 моль/л, С(В)««» = 0,1632 моль/л. 3. Исходная смесь состоит из 0,30 моль/л Нр и 0,20 моль/л Х«. Равновесие наступит, когда прореагирует 0,24 моль/л Нь Вычислите константу равновесия кимической реакции ЗН»(г) + Х»(г) = 2ХН»(г). Ответ: 987,6. 4.
Как изменятся скорости прямой и обратной реакций и в какую сторону сместится равновесие в системе А(г) + 2В(г) « С(г), если увеличить парцнальные давления всех веществ в 3 раза? 5. Рассчитайте начальную скорость реакции А + 2В С и скорость этой реакции через некоторое время, когда нонцентрация А уменьшится на 0,1 моль/л.
Начальная концентрация вещества А равна 0,3 моль/л, в вещества В— 0,5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4 л»-моль » ° с '. Ответ: и„,„ 0,03 маль/л (л с); и = 0,0072 моль/(л с). 6. Выведите уравнение константы химического равновесия для реакции МЕО(к) + СО«(г) МЕСО» (к) АН(0 Какими способами можно сместить химическое равновесие этой реакции влево? 7. Вычислите константу равновесия химической реакции 250»(г) + 0»(г) = 250«(г) протекающей в закрытом сосуде при постоянной температуре.
Начальные кан. центрации веществ равны (моль/л): С(50«) = 0,08, С(0») = 0,06. К моменту на. стУплениа РавновеснЯ в смеси остаетсЯ 20 уи пеРвоначального количества 50». Ответ; 5,7 ° 10». 8. Константа равновесия химической реакции Н» (г) + 1«(г) = 2Н! (г) прн некоторой температуре равна 4. Рассчитайте равновесную концентрацию Й1, если исходные концентрации Н» и !» равны соответственно 0,030 и 0,012 моль/л Ответ: 1,71 ° 10 ' моль/л. 9. Химическое равновесие гомогенной реакции А(г) + В(г) = 2С(г) установились при следующих концентрациях (моль/л): С(А) = 0,08; С(В) = 0,02, С(С) = 0,40. В равновесную систему добавили без изменения объема 0,20 моль/л вещества В. Рассчитайте равновесные концентрации, установившиеся после смещения химического равновесия, если температура системы поддерживается постоянной, Ответ С(А) = 0,0175; С(В) = 0,1575; С(С) = 0,525 моль/л.
10. При синтезе аммиака прн некоторых условиях в равновесии находятся О,! моль/л Х», 0,2 моль/л Н» и 0,8 маль/л ХН«. Вычислите константу равновесия и рассчитайте, исходные концентрации азота н водорода. Огеег: К= 800; С(Х») „,„=05 моль/л; С(Н»)„.=1,4 маль/л. 11. Константа равновесия гетерогенной реакции РеО(к) + СО(г) ~ Ре(к) + СО,(г) равна 0,5. Чему равны равновесные концентрации СО и СО», если их начальные концентрации равны (моль/л): С(СО) = 0,05; С(СО») = 0,01? Ответ: С(СО)р...= =0,04 моль/л; С(СО»)р,„„— -0,02 маль/л. 12.
Во сколько раз изменится константа скорости реакции при увеличении температуры от 500 до 1000 К, если энергия активации равна 95,5 кДж/моль? Отвею в 10» раз. 13. Рассчитайте изменение константы скорости реакции прн увеличении тем- 143 пературы с 500 да 1000 К, если энергия активации равна 38,2 нДж/моль. Ответ. в 100 раз.
14. Определите энергию активации реакпии, если при изменении температуры от 330 до 400 К константа скорости реакции увеличилась в 10" раз Ответ 191 кДж/моль. 15. Определите энергию актинации реакции, если при увеличении темпера гуры от 500 до 1000 К константа скорое~и реакции возросла в 100 раз Ответ: 38,2 кДж/моль. 16. Рассчитайте энергию активации, если при увеличении температуры от 500 до 0300 К константа скорости хииической реакции возросла в И' раз. Ответ 95,6 кДж/моль. 17.
Рассчитайте константу равновесия К, химической реакции при 300 К, если стандартная энергия Гиббса реанции при этой температуре равна — 57,3 кДж/моль. Ответ: Кр — — 10'". 18. Определите стандартную энергию Гиббса химической реакции при !000 К, если константа равновесия К, равна 10'а Ответ: — 191,1 кДж/моль. 19. Рассчитайте константу равновесия Кр химической реакции при 1000 К, если стандартная энергия Гиббса реакции при этой температуре равна — 19,1 кДж/моль Огаегг К,= 10.
20. Определите стандартную энергию ('иббса химической реакции при 1000 К, если константа равновесия реакции равна !О. Ответ: ЛОэ= — 19,1 кДж/моль. 21. Во сколько раз изменится скорость химической реакции при увеличении температуры от 300 до 400 К, если температурный коэффициент 7 равен 2з Чему равна энергия активации этой реакции? Ответ. 'в 1024 раза; Е. = 69,1 кДж/!ааль 22.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
