Примеры А и Б части

После сокращения имеем:

3CO(г) – 2Fe(к) = 3CO2(г) – Fe2O3(к).

Перенесем значения со знаком «минус» из левой части в правую,

а из правой – в левую часть уравнения:

У

3CO(г) + Fe2O3(к) = 3CO2(г) + 2Fe(к).

Т

Значение изменения стандартной энтальпии реакции вычислим

путем сложения изменений стандартных энтальпий (4.8), (4.9), (4.10)

реакций, умноженных на те же коэффициенты:

rНo(298 K) = (–566) · 3/2 + (–529,6) ×

× (–1) + (–585,2) · (–1/2) = –26,8 кДж.Н

Ответ: rНo(298 K) = – 26,8 кДж.

Б

и

р

5. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХйРЕАКЦИЙ

И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

о

т

и

УРОВЕНЬ А

1. Написать формулу связи Кр с термодинамическими функ-

циями.

з

Ответ: ∆rGº(298 K) = ∆rHº(298 K) – T∆rSº(298 K) = –2,3 RT lg Kp .

2. Написать

формулу

зависимости скорости реакции от

тем ературы и Еакт.

е

оV

K

T2

1

1

T2

Eакт

Р

Отв т: lg

lg

.

пVT

KT

2,3R T1

T2

1

1

3. Написать формулу зависимости скорости реакции от при-

сутствия в системе катализатора.

V

K

кат

Еакт Еакт(кат)

Ответ: lg

кат

lg

.

К

2,3RT

V

А(г) + 2В(г) = 2С(г).

У

Константа скорости этой реакции равна 0,1. Начальные концен-

трации реагирующих веществ со(А) = 0,4 моль/л, со(В)

= 0,8 моль/л.

Т

Вычислить начальную скорость реакции и определить во

сколько раз она изменится, если концентрация вещества А

уменьшится на 0,1 моль/л.

Б

Дано:

Решение

Уравнение реакции,

В простейших одностадийных реакци-

К = 0,1

Н

сo(A) = 0,4 моль/л

ях скорость пропорциональна концентра-

циям реагирующих веществ в степенях,

равных

их

сo(B) = 0,8 моль/л

циентам в уравнен

и реакции.

сo(A) уменьшается

р

й

·c2

на 0,1 моль/л

о

V = K·с

=

нач

o(A)

o(B)

V

= 0,1·0,4·0,82 = = 0,0256 моль/(л·с).

т

Vнач – ? нач = ?

Vкон

и

Исходные вещес ва реагируют между собой согласно стехио-

з

метрическим коэфф ц ен ам в уравнении реакции.

п

1моль А – 2 моль В

0,1 моль А – х моль В

о

х =

0,1 2

0,2 моль.

1

Р

Сл довательно, уменьшение концентрации вещества А на 0,1 моль/л

есопровождается уменьшением концентрации вещества В на 0,2 моль/л,

т.е. скорость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

Т

Ответ: Vнач = 0,0256 моль/(л·с).

Н

При уменьшении концентрации вещества А на 0,1 моль/л,Уско-

рость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

Б

2. Энергия активации некоторой реакции равна 60 кДж/моль.

Во сколько раз изменится скорость реакции: а) при повышении

температуры от 320 до 360 К? б) если она протекает при 298 К в

присутствии катализатора (Еак (кат)= 48 кДж/моль)?

Решение

Дано:

р

Еак = 60 кДж/моль

а) Из у авненйя Аррениуса получаем

а) Т1 = 320 К,

о

VT

2

E

ак

1

1

Т2 = 360 К

lg

и=

(

);

б) Т = 298 К,

VT1

2,303 R T1

T2

E

ак(кат)

= 48кДж/моль

V

60 103

1

1

lg

360

=

1,09,

V320

V

2,3038,314

320

360

з

тгде 103 – коэффициент пересчета килод-

а) 360

– ?

V320

б) Зависимость скорости реакции от наличия катализатора вы-

Vкат

и

жоулей в джоули, тогда

б)

– ?

V360

1,09

п

=10 = 12,3 раза.

V

V320

ража тся уравнением

Р

Vкат

Eак

Eак(кат)

(60 48) 103

е

lg

=

2,103,

V

2,303 R T

2,303 8,314 298

Т =

172,5 103

= 982,6 K.

У

175,56

Т

Ответ: Кр = 1 при 982,6 К.

УРОВЕНЬ С

Б

1. Определить значения

rН°(298 К) и

rS°(298 К) процесса ис-

парения бромида бора, если при температурах (-10 ºС) и (+91 ºС)

давления насыщенных паров соответственно равныН10 и 760 мм

рт.ст.

Решение

Дано:

PBBr3 = 10 мм рт.ст.

й

при t = –10 °С

Дляп оцесса

спарениябромидабора

о

иBBr3(ж) <=> BBr3(г).

PBBr

= 760 мм рт.ст.

3

т

рК нстанта равновесия Кр равна от-

при t = 91 °С

rН°(298 К) – ?

и

н сительному давлению пара (атм.), –

rS°(298 К) – ?

безразмерная величина:

з

PBBr

Кр =

3

.

760

п

Константа равновесия связана с термодинамическими характе-

е

ристикамиоследующим соотношением:

Р

–19,15·T·lgKр

=

rНº(298 К) – T

rSº(298 К).

Зная константы равновесия при двух абсолютных температурах,

составляем систему уравнений:

–19,15·263·lg

10

=

rНº(298 К) – 263ΔrSº(298 К).

760

–19,15·364·lg

= rНº(298 К) – 364ΔrSº(298 К).

760

Вычисляем левые части обоих уравнений:

У

9467,68 =

rНº(298 К) – 263

rSº(298 К).

Т

0 =

rНº(298 К) – 364ΔrSº(298 К).

Из 2-го уравнения выражаем

rНº(298 К) = 364ΔrSº(298 К) и под-

ставляем в 1-ое уравнение

Б

9467,68 = 364ΔrSº(298 К) – 263

rSº(298 К).

Откуда

rSº(298 К) = 93,74 Дж/К.

Н

Полученное значение

й

rSº(298К) подставляем в уравнение

и

0 = rНº(298 К) – 364(93,74).

Откуда

р

rНº(298 К) = 34,12 кДж.

направлении смес

ся

равновесие в следующей системе:

Ответ:

rНº(298 К) = 34,12 кДж.

rSº(298 К) = 93,74 Дж/К.

т

и

2. На основании принципа Ле Шателье определить, в каком

з

rHº(298 K) = -284,2 кДж,

2SO2(г) + O2(г)

<=> 2SO3(г),

при: а)

о

нижении температуры; б) повышении концентрации

п

SO3; в)

вышении давления.

За исать выражения константы равновесия реакции.

Решение

Дано:

Уравн ние реакции

Выражение константы равно-

еrH°(298 K) = –284,2 кДж

весия реакции может быть при-

Определить направление

ведено в зависимости от парци-

Рсмещения равновесия

альных давлений газообразных

при изменении Т, Р, СSO3

участников реакции или от их

равновесных концентраций.

K

p

PSO2

3

,

K

c

[SO3]2

.

P2

P

[SO

2

]2 [O

2

]

SO2

O2

а) Смещение равновесия реакции при изменении температуры зави-

ситот знака изменениястандартной энтальпии реакции

rHº(298K).

Так как

rHº(298 K) < 0, то приведенная реакция экзотермиче-

ская. При понижении температуры равновесие сместится в сторону

прямой реакции. (→), идущей с выделением теплоты. Протекание

У

прямой реакции, согласно принципу Ле Шателье, ослабит эффект

понижения температуры.

Т

К аналогичному выводу приходим из выражения зависимости

константы равновесия от термодинамических данных реакции.

rH

(298K) rS (298K)

Н

Kp

10

2,3RT

2,3R

Б.

Так как

rHº(298 K) < 0, то значен

е КР

будет равно 10 в дробной

й

rS (298 K)

положительной степени.

слагаемое

от темпе-

и

2,3R

rHº(298 K)

ратуры не зависит. Тогда при

трицательном значении

р

дробное слагаемое rHДробное(298 K) будет иметь знак «+» и при по-

2,3RT

т

нижении температуры будет возрастать, т.е. суммарное значение

показателя степени

начение Кр будут возрастать. А это означает,

и

что количество продукта реакции (SO3) должно возрасти, что воз-

можно ри смещенииз

равновесия вправо (→).

б) Константаравновесия Kc

[SO3]2

остается величиной

п

[SO2]2 [O2]

постоянной при любом изменении концентрации участников реак-

е

Р

газnисх.моль.в в 2 мольSO2(г) 1мольО2(г)

3моль(газ).

газ.моль

2 мольSO3(газ).

nпрод.р ции

Т

Н

Следовательно, при повышении давления равновесие системыУ

смещается вправо (→).

Б

3. Вычислить константу равновесия для гомогенной системы

4NH3(г) +3O2(г)

й

<=> 2N2(г) + 6H2O(г),

и

если исходные концентрации NH3(г)

O2(г) соответственно равны6,0

co(NH3) = 6,0 моль/л

концентрац

c

[NH3]4[O2

]3

и 5,0моль/л, аравновесная

яN2(г)

равна1,8 моль/л.

Дано:

Решение

Уравнение реакции,

K

6

]

2

т

[H2O] [N2

и

оРасчет количеств прореагировав-

co(O2 ) = 5,0 моль/л

з

ших и образовавшихся при установ-

[N2] = 1,8 моль/л

Kс – ?

о

лении

равновесия веществ произво-

дится по уравнению реакции.

4NH3 +

3O2

<=>

2N2

+

6H2O

Исходная кон-

6,0

5,0

0

0

центрация ве-

ществ, моль/л,

Прореагировало

У

исходных и

4х

3х

2х

6х

образовалось ко-