Сборгник задач по химии

№558. Определите температурный коэффициент для реакции, скорость которой уменьшилась в 64 раза при понижении температуры на 60 К.

№559. Чему равен температурный коэффициент, если при

увеличении температуры от 50 до 100 °С, скорость реакции возрастает в 32 раза?

№560. При повышении температуры на 20 °С скорость реакции увеличилась в 12,25 раз. Найти температурный коэффициент скорости реакции.

№561. Как нужно изменить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 64 раза, если температурный коэффициент равен 4?

№562. Во сколько раз увеличится скорость реакции при

повышении температуры от –20 до +20 °С, если температурный коэффициент равен 3?

№563. На сколько градусов нужно изменить температуру, чтобы скорость реакции уменьшилась в 27 раз, если температурный коэффициент равен 3?

№564. Чему равен температурный коэффициент, если при

увеличении температуры на 50 °С скорость реакции возрастает в 32 раза?

№565. Во сколько раз увеличится скорость реакции при возрастании температуры от 100 до 120 °С, если температурный коэффициент равен 3,5?

№566. Как изменится скорость реакции при увеличении температуры от 100 до 130 °С, если температурный коэффициент равен 2,7?

№567. При 80 °С реакция заканчивается за 20 с. Сколько времени длится та же реакция при 20 °С, если температурный коэффициент скорости реакции для нее равен 3?

№568. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Во сколько раз уменьшится скорость реакции, если

температура понизится на 30 °С?

131

№569. Как изменится скорость реакции при увеличении температуры от –10 до +40 °С, если температурный коэффициент скорости равен 2?

№570. Температурный коэффициент скорости прямой реакции равен 2, а обратной – равен 3. Как будут относиться ско-

рости прямой и обратной реакций при 70 °С, если при 50 °С они были равны друг другу?

5.6.3. Химическое равновесие. Смещение равновесия

№ 571. После достижения равновесия в системе:

N2 г + 3Н2 г ↔ 2NH3 г равновесные концентрации веществ, участвующих в реакции, составили (моль/л): [N2]р= 1; [Н2]р= 6; [NH3]р = 2. Определить константу равновесия и исходные концентрации азота и водорода.

№572. Состояние равновесия обратимой реакции

Аг + 3В г ↔ 2С г характеризуется следующими равновесными

концентрации веществ (моль/л): [А]р= 3; [В]р= 9; [С]р= 4. Определить константу равновесия и исходные концентрации веществ А и В.

№573. Определить равновесные концентрации веществ А,

Ви Д, которые соответствуют состоянию равновесия в системе:

А г + В г↔ С г + Д г, если исходные концентрации [А]исх= [В]исх = 0,03 моль/л, а равновесная концентрация [С]р=0,01 моль/л. Вы-

числить константу равновесия.

№574. Равновесие в системе: А г + В г↔ 2С г установилось при следующих концентрациях (моль/л): [А]р= 0,025; [В]р = 0,005; [С]р = 0,09. Определить исходные концентрации веществ

Аи В. Вычислить константу равновесия.

№575. Константа равновесия для реакции: А г + В г ↔ С г + Д г при некоторой температуре равна единице. Исходные концентрации составляли (моль/л): [А] = 0,1; [В] = 0,4. Рассчи-

132

тать равновесные концентрации всех веществ, участвующих в реакции.

№576. Реакция протекает по уравнению:А г + В г ↔ 2С г. Определить равновесные концентрации веществ, участвующих

вреакции. Исходные концентрации веществ А и В составляют 0,5 и 0,7 моль/л соответственно, константа равновесия равна 50.

№577. При некоторой температуре константа равновесия

реакции: А к + В г ↔ С к + Д г равна 0,25. Определить равновесные концентрации веществ В и Д, если исходные концентрации

веществ: [В]исх = 0,025 моль/л; [Д]исх = 0,005 моль/л.

№578. Равновесие в системе: 2А г + В г↔ А2В г установилось при следующих концентрациях (моль/л):[А]р=1; [В]р= 0,5; [А2В]р = 2. Вычислить константу равновесия и исходные концентрации реагирующих веществ.

№579. Равновесие реакции А г + 2В г ↔ С г установилось при следующих концентрациях (моль/л): [А]р = 0,3; [В]р = 0,6; [С]р = 1,08. Определить константу равновесия и исходные концентрации веществ А и В.

№580. Для реакции:О3 г + NO г ↔ О2 г + NO2 г константа равновесия равна единице. Рассчитать, при каких концентрациях участвующих в реакции веществ должно установиться равновесие, если исходные концентрации реагирующих веществ составляли (моль/л): [О3] = 0,2; [NO] = 0,8

№581. Записать выражения для констант равновесия сле-

дующих реакций: а) 2Н2 г + О2 г ↔ 2Н2О г;

б) СаСО3 к ↔ СаО к + СО2 г; в) 2NO2 г ↔ 2NO г + O2 г.

№ 582. Написать выражение для констант равновесия сле-

дующих реакций: а) С (графит) + СО2 г ↔ 2СО г;

б) 2СО г + О2 г ↔ 2СО2 г; в) N2 г + 3Н2 г ↔ 2NH3 г.

№ 583. Написать выражение для констант равновесия следующих реакций:

а) FeO к + СО г ↔ Fe к + СО2 г; б) 2NO2 г ↔ 2NO г + О2 г.

№ 584. Реакция протекает по уравнен А г + В г ↔ АВ г. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций, если понизить давление в газовой смеси в 10 раз?

133

№ 585. Записать выражение для константы равновесия следующих реакций:

а) 4HCl г + О2 г ↔ 2Сl2 г + 2Н2О г; б) МgCO3 к ↔ МgО к + СО2 г.

№ 586. Реакция разложения пентахлорида фосфора проте-

кает в соответствии с уравнением:

РСl5 г ↔ РСl3 г + Сl2 г, ∆rНо298 = 93 кДж.

Рассмотреть влияние всех факторов, влияние которых способствовало бы смещению равновесия реакции влево.

№587. Как необходимо изменить концентрацию реаги-

рующих веществ, температуру и давление в системе: 2СО г + О2 г = 2СО2 г, ∆rНо 298 = -566 кДж,

чтобы равновесие системы сместилось в сторону образования диоксида углерода?

№ 588. Как повлияют на положение равновесия в систе-

а) повышение температуры и б) увеличение концентрации продуктов реакции?

№ 589. Как надо изменить температуру и давление в системе, чтобы равновесие реакции сместилось в сторону образо-

в) увеличить температуру; г) уменьшить концентрацию SO3? № 591. Изменением каких параметров можно добиться смещения равновесия в системе в сторону образования бромо-

водорода: Н2 г + Вr2 г ↔ 2НВr г + 68 кДж?

№592. Как повлияет на равновесие приведенных ниже реакций увеличение а) температуры и б) давления:

№ 593. Как надо изменить давление и температуру, чтобы

ющих в реакции веществ равны (моль/л): [N2]р = 1,5; [Н2]р = 3; [NH3]р = 2. Вычислите значение константы равновесия. Определите, в каком направлении сместится равновесие в системе при а) увеличении давления; б) температуры.

№595. Равновесие в системе: Н2 г + I2 г ↔ 2 НI установилось при следующих концентрациях (моль/л): [Н2]р = 1; [I2]р= 0,2 ; [НI]р = 3,6. Вычислить константу равновесия реакции и определить, в какую сторону сместится равновесие в системе, если а) уменьшить давление; б) ввести катализатор; в) уменьшить объём реакционного пространства.

№596. Равновесие в системе 2NO2 г ↔ 2NOг + О2 г установилось при следующих концентрациях (моль/л): [NO2] = 0,006; [NO] = 0,024; [О2] = 0,015. Вычислить константу равновесия и определить, в какую сторону сместится равновесие в системе, если:а) увеличить давление; б) отводить от системы NO; в) ввести катализатор.

№597. Напишите выражения для констант равновесия следующих реакций:

а) 2СО2 г ↔ 2СО г + О2 г; б) 2РbS г + 3О2 г ↔ 2РbО к + 2SО2 г.

№ 598. Напишите выражения для констант равновесия следующих реакций:

а) СО г + Н2О г ↔ СО2 г + Н2 г; б) Мg к + Сl2 г ↔ МgCl2 к.

№ 599. Равновесие системы Н2 г + Сl2 г ↔ 2НСl г установилось при следующих концентрациях (моль/л): [Н2] = 0,5; [Сl2] = 0,6; [НСl] = 2,4. Вычислить константу равновесия реакции и определить, в каком направлении сместится равновесие системы, если: а) увеличить давление; б) уменьшить концентрацию НСl; в) ввести избыток водорода.

135

№ 600. Написать выражение для расчёта констант равновесия реакций:

а) 2NiS к + 3О2 г ↔ 2NiО к + 2SO2 г, б) N2 г + O2 г ↔ 2NO г.

Контрольные вопросы

1.Что такое скорость химической реакции?

2.Чем отличаются скорости гомогенной и гетерогенной реакций?

3.Перечислите факторы, влияющие на скорость реакции.

4.Сформулируйте закон действующих масс и правило Вант-Гоффа.

5.Что называют химическим равновесием и какие факторы влияют на смещение химического равновесия?

6.Какие факторы влияют на константу химического равновесия?

7.В какую сторону сместится химическое равновесие в системах при повышении: а) температуры; б) давления:

8. Какое явление называется катализом?

136

Тема 6. Растворы

6.1 Общие понятия о дисперсных системах. Способы выражения концентрации растворов

Дисперсные системы – это системы состоящие из двух (или более) веществ, в которой одно (или несколько) веществ измельчено и распределено в другом. В дисперсной системе раз-

личают дисперсную фазу и дисперсионную среду. Дисперсная фаза ─ мелкораздробленное вещество, а дисперсионная среда ─ однородное вещество, в котором распределена дисперсная фаза. Например: туман, где дисперсная фаза частички жидкости, а дисперсионная среда воздух.

Дисперсные системы классифицируют по: а) агрегатному состоянию среды и фазы (табл.6.1.1); б) степени дисперсности.

Таблица 6.1. 1.

Типы дисперсных систем

Количественной характеристикой дисперсности вещества

(D) ─ величина, обратная размеру (ℓ) дисперсных частиц (D = 1/ ℓ). По степени дисперсности все дисперсные системы принято разделять на три группы:

1) истинные растворы, D>109 м-1, радиус частиц< 0,001 мкм;

137

2)коллоидные растворы, D = 107 ÷ 109 м-1, радиус частиц 0,001 ÷ 0,1мкм;

3)грубо-дисперсные системы (эмульсии), D < 107 м-1, радиус частиц > 0,001 мкм;

Раствором (истинным раствором) называют гомоген-

ную систему переменного состава, состоящую из двух и более компонентов, равномерно распределённых друг в друге. Всякий раствор состоит из растворённых веществ и растворителя.

Растворителем называют компонент, в котором равномерно распределен второй компонент и который находится в том же агрегатном состоянии, что и полученный раствор. Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии, то растворителем считается тот который находится в большем количестве.

Растворенным веществом называют компонент, кото-

рого меньше по количеству и он может находиться в любом агрегатном состоянии. Но при растворении принимает агрегатное состояние растворителя.

Важной количественной характеристикой растворов является состав (т.е. содержание в нём растворенного вещества или относительное содержание растворителя и растворённого вещества), который выражается через концентрацию.

Концентрация – это величина, отражающая содержание растворенного вещества в единице массы (объема) раствора либо растворителя.

Наиболее часто употребляют следующие способы выражения концентрации:

- массовая доля (ω) – число граммов растворенного вещества в 100 г раствора.

- молярная концентрация (См, М) ─ число молей растворен-

ного вещества в 1 литре раствора (молярность раствора).

138

- молярная концентрация эквивалента (Сн, Н) – число молей эквивалента растворенного вещества, в 1 л. раствора (нормальность раствора).

где МЭ─ молярная масса эквивалента, г·экв/моль;

- моляльная концентрация (Сm, m)─ число молей растворен-

ного вещества содержащего в 1 кг, растворителя (моляльность раствора).

- мольная доля (Ni) – отношение числа молей данного компонента к сумме числа молей всех компонентов раствора.

- титр (Т) – число граммов растворенного вещества в 1 мл (см3) раствора.

где Cн ─ молярная концентрация эквивалента, моль·экв / л; МЭ ─ молярна масса эквивалента, г · экв / моль.

139

6.2 Коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Законы Рауля

Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом свойств (коллигативные свойства), которые зависят только от концентрации растворённого вещества и природы растворителя и практически не зависят от природы растворённых веществ. К ним относятся: диффузия, осмос, давление насыщенного пара над раствором, температуры кипения и кристаллизации разбавленных растворов.

Как говорилось выше, растворы предсталяют собой гомогенную систему, и частицы растворённого вещества и растворителя находятся в беспорядочном тепловом движении и равномерно распределяются по всему объёму. Причём молекулы, беспорядочно двигаясь, проникают как из концентрированного раствора в разбавленный, так и в обратном направлении. Такой са-

мопроизвольный процесс перемешивания вещества, приводящий к выравниванию его концентрации, называется диффузией.

Иначе будет обстоять дело, если между двумя растворами поместить полупроницаемую мембрану, через которую молекулы растворитель могут проходить, а молекулы растворённого вещества ─ не могут, то такае явление односторонней диф-

фузия получило название осмос. Количественной характеристикой осмоса является осмотическое давление. Осмотическое давление – давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы прекратить осмос.

Для разбавленных растворов неэлектролитов зависимость осмотического давления от концентрации и температуры рас-

140