Пример расчета

При определенной температуре в системе N₂ + 3H₂  2NH₃ установилось равновесие при следующих концентрациях: N₂ - 0,1моль/л, H₂ - 0,15 моль/л, NH₃ - 0,02 моль/л. Найдите константу равновесия этой реакции и начальные концентрации исходных веществ. Найдите концентрацию азота в другой равновесной смеси при той же температуре, если концентрация в ней Н₂ - 0,2 моль/л, а NH₃ - 0,03 моль/л.

Решение: Запишем уравнение реакции и выразим Кр в общем виде: N₂ + 3H₂  2NH₃, Кр =.

Найдем константу равновесия для первой смеси

Кр = 1,185.

Зная константу равновесия можно определить концентрацию азота во второй смеси [N₂]=моль/л

По уравнению реакции можно определить начальные концентрации исходных веществ: _{х моль y моль 0,02 моль}

N₂ + 3H₂  2NH₃

По уравнению реакции 2 моль NH₃образуется из 1моль N₂ и 3 моль H₂

Составим пропорцию по уравнению и найдем количества молей N₂ и H₂ пошедших на образование 0,02 моля NH₃

х = мольN₂ (расход), y =моль/лH₂ (расход)

Начальные концентрации были:

С₀(N₂) = С_р(N₂) + С_расход(N₂) = 0,1+ 0,01 = 0,11 моль/л

С₀(Н₂) = С_р(Н₂) + С_расход(Н₂) = 0,15+ 0,03 = 0,18 моль/л

Рекомендуемая литература: [1], с.186-210; [2], с. 149-203. Контрольные задания № 4 Тема: «Кинетика химических реакций. Химическое равновесие»

Варианты заданий

1. Реакция протекает по уравнению А(газ) + 2В(газ) = 2С(газ) в начале реакции концентрации реагирующих веществ одинаковы и равны 1 моль/л, через 1мин концентрация вещества В стала 0,6 моль/л. Какой стала концентрация А и С? Какова скорость этой реакции по веществу В?

2. Реакция идет по уравнению 2А(газ) + 2В(газ) = 2С(газ). Во сколько раз и как изменится скорость реакции в следующих случаях:

а) при увеличении концентрации вещества А в 3 раза,

б) при увеличении концентрации вещества В в 3 раза,

в) при увеличении давления в 3 раза,

г) при увеличении давления в 2 раза и уменьшении концентрации вещества В в 2 раза.

3. При 500 ⁰С реакция протекает за 50 минут, температурный коэффициент равен 2. За сколько минут она пройдет при 520 ⁰С?. Если считать, что эта реакция 2Н₂ +О₂ = 2Н₂О, то сколько граммов воды образуется при 520 ⁰С за 5 мин из 22, 4 л О₂.

4. В системе N₂ + 3H₂  2NH₃ установилось равновесие при концентрации N₂ – 5 моль/л, H₂ – 2 моль/л, NH₃ – 2 моль/л. Найдите концентрации исходных веществ до начала реакции.

5. При 425 0 ⁰С в одном из опытов равновесные молярные концентрации водорода и йода были по 1,14 ^.10^-3 моль/л, йодоводорода – 8,41^.10^-3 моль/л. Найдите концентрацию водорода в другой равновесной смеси, если в ней концентрация йодоводорода – 15,6^.10^-3 моль/л и йода – 1,25^.10^-3 моль/л.

6. Равновесие в системе H₂ + I₂  2HI установилось при следующих концентрациях: H₂ – 0,25 моль/л, I₂ – 0,05 моль/л, HI – 0,9 моль/л. Определите исходные концентрации йода и водорода (если считать, что все вещества находятся в газовой фазе), найдите константу равновесия данной реакции.

7. Какие внешние факторы смещают равновесие в сторону прямой реакции:

а) СО₂(газ) + С(тв)  2СО(газ) –Q

б) N₂(газ) + O₂(газ)  2NO(газ) –Q

в) CaO + CO₂(газ)  CaCO₃ + Q

8. Какие внешние факторы смещают равновесие в сторону обратной реакции:

а) СО₂(газ) + С(тв)  2СО(газ) – Q

б) N₂(газ) + O₂(газ)  2NO(газ) – Q

в) CaO + CO₂(газ)  CaCO₃ + Q

9. Выведите константу равновесия для обратимой реакции:

СО₂(газ) + С(тв)  2СО(газ) . В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением давления.

10. При 508 ⁰С константа скорости реакции: H₂ + I₂(тв)  2HI , равна 0, 16 моль/л мин. Исходные концентрации H₂ – 0,04 моль/л, а I₂ – 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость и скорость в тот момент, когда концентрация водорода станет равной 0,03 моль/л.

11. В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением температуры и давления для реакции: 2О₂  2О₃ H= 184,6 кДж. Выведите константу равновесия системы.

12. В системе : CO(газ) + Cl₂(газ)  COCl_l2(газ), начальные концентрации CO и Cl₂ – были равны 0,28 моль/л и 0,09 моль/л; равновесная концентрация СО равна 0,02 моль/л. Найдите константу равновесия.

13. Выведите константу равновесия для обратимой реакции:

SO₃ (газ) + C(тв)  SO₂(газ) + CO(газ). В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением давления?

14. Начальные концентрации веществ, участвующих в реакции:

4HCl + O₂  2Cl₂+ 2H₂O, составляют: HCl – 4,8 моль/л, O₂ – 1,8 моль/л, Cl₂ – 0,01моль/л. Определите концентрации всех реагирующих веществ после того, как концентрация О₂ уменьшилась до 1,0 моль/л.

15. В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением температуры и давления для реакции: N₂(газ) + O₂ (газ)  2NO(газ) H= 180,7 кДж.

16. Выведите константу равновесия для обратимой реакции:

SO₂ (газ) + О₂  SO₃(газ) . Вычислите равновесные концентрации SO₂ и О₂, если исходные концентрации соответственно равны 6 и 4 моль/л, а концентрация SO₃ – 2 моль/л.

17. В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением температуры и давления для реакции: СО(газ) + Cl₂(газ)  COCl₂(газ), H= 112,57 кДж. Вычислите константу равновесия и начальную концентрацию хлора и СО, если равновесные концентрации веществ: СО – 0,2 моль/л, Cl₂ – 0,3 моль/л, COCl₂ – 1,2 моль/л.

18. Выведите константу равновесия для обратимой реакции:

Н₂S (газ) + 3О₂  2SO₂(газ) +2Н₂О(газ). В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением давления?

19. При синтезе аммиака к данному моменту времени прореагировало 0,9 моль/л водорода, его начальная концентрация была равна 1,4 моль/л. Определите концентрацию оставшегося водорода и прореагировавшего азота. Выведите константу равновесия системы.

20. Выведите константу равновесия для обратимой реакции:

CaO(тв) +3C(тв)  CaC₂ (тв) + CO(газ).

21. Для реакции : FeO(тв) + 3CO(тв)  Fe(тв) +CO₂(газ) константа равновесия при 1000 ⁰С равна 0,5. Начальные концентрации CO и CO₂ были соответственно равны 0,05 моль/л и 0,01 моль/л. Найдите их равновесные концентрации.

22. В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением температуры и понижением давления для реакции: N₂(газ) + 3Н₂(газ)  2NН₃(газ) H=-92,4 кДж? Каковы исходные концентрации водорода и азота, если: равновесные концентрации Н₂ – 9 моль/л, N₂ – 3 моль/л, NН₃ – 4 моль/л.

23. Концентрации NO и O₂ , образующих NO₂, были соответственно равны 0,03 моль/л и 0,05 моль/л. Как изменится скорость реакции, если концентрацию О₂ повысить до 0,1 моль/л, а NO до 0,06 моль/л?

24. Выведите константу равновесия для обратимой реакции:

4P(тв) + 5О₂  2P₂O₅(тв).

25. В процессе реакции, протекающей по уравнению : А + 3В  С за определенный промежуток времени концентрация вещества А уменьшилась на 0,03 моль/л. Как изменилась при этом концентрация вещества В и скорость реакции?