v Константа химического равновесия.
Задача 1. Напишите выражение для константы равновесия К реакции
2NOг+Cl2г = 2NOClг
и вычислите значение К если к моменту наступления равновесия в системе установились следующие концентрации веществ (моль/л): [NO]= 0,05; [С12] = 0,09; [NOC1]= 0,15.
Решение:
К = [NOC1]2/[NO]2 · [Cl2] = (0,15)2/(0,05)2 • 0,09 = 10.
! Решите задачи
1. При производстве серной кислоты получаемый при обжиге пирита (FeS2) оксид серы (IV) окисляют затем в присутствии катализатора до оксида серы (VI): 2SO2 + О2 = 2SO3. Какова роль катализатора при этом; катализатор: а) ускоряет прямую реакцию; б) смещает химическое равновесие; в) ускоряет достижение состояния равновесия?
2. Напишите выражения для констант следующих равновесий:
а) CS2г + 4H2г ↔ CH4г + 2H2Sг
б) N2г + O2г ↔ 2NOг
в) 2СОг + О2г ↔ 2CO2г
г) СOг + Cl2г ↔ COCl2г
3. Напишите выражения для констант следующих равновесий:
а) SO2г + NO2г ↔ SO3г + NOг
б) 4НClг + O2г ↔ 2H2Oг + 2Cl2г
в) COг + H2Oг ↔ H2г + CO2г
г) N2O4г ↔ 2NO2г
4. Вычислите значение константы равновесия К реакции
COг + H2Oг ↔ H2г + CO2г
|
|
если равновесные концентрации (моль/л) равны: [CО] = 0,5; [H2O] = 0,4; [СО2] = [Н2] = 0,42.
5. Вычислите значение константы равновесия К реакции 2NOг + Cl2г = 2NOClг, если к моменту достижения равновесия в системе установились следующие концентрации (моль/л): [NO] = - 0,4; [С12] = 0,5; [NOC1] = 1,0.
6. Газовую смесь, состоящую из 0,5 моль йода и 1,0 моль водорода, нагрели до некоторой температуры в закрытом сосуде (V = 1л), после чего в системе установилось равновесие Н2г + I2г = 2НI(г). При этом равновесная концентрация йода оказалась равной [I2] = 0,2 моль/л. Рассчитайте значение константы К равновесия при этой температуре.
7. При некоторой температуре равновесная газовая смесь состояла из 0,4 моль азота, 0,8 моль водорода и 0,5 моль аммиака. Рассчитайте значение константы равновесия синтеза аммиака из азота и водорода при этой температуре, если объем реакционного сосуда равен 2 л.
8. Напишите уравнение химического равновесия, которому соответствует константа
К = [SO3]2 • [NO]2 / [SO2]2 • [N2O4]
9. *. Взаимодействие метана с водой происходит только в присутствии катализатора и при высокой температуре. При пропускании смеси метана (СН4) с парами воды через трубку с никелевым катализатором при 800°С в смеси устанавливается равновесие, называемое конверсией метана:
a. СН4г + H2Oг ↔ COг + 3Н2г - 205 кДж
10. Как вы считаете, какие изменения в системе после ее выхода из трубки могут происходить при: а) повышении давления; б) понижении температуры; в) увеличении концентрации СО?
v Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.
Задача 1.
В какую сторону будет смещаться химическое равновесие
|
|
N2 +3H2 ↔ 2NH3 + Q при; а) увеличении температуры; б) увеличении общего давления в системе; в) введении в систему катализатора?
Решение:
По принципу Ле-Шателье, равновесие смещается в сторону той реакции, прохождение которой ослабляет произведенное воздействие. Реакция синтеза аммиака — экзотермическая.
Следовательно, а) при увеличении температуры равновесие сместится в сторону реакции, идущей с поглощением теплоты, т. е. в сторону исходных веществ; б) при повышении общего давления в системе равновесие сместится в сторону веществ, занимающих меньший объем (в сторону меньшего количества газов), т. е. в направлении получения аммиака; в) введение в систему катализатора не влияет на состояние равновесия, но увеличивает скорость достижения состояния равновесия.
! Решите задачи
1. В какую сторону будет смещаться химическое равновесие
2N0г + 02г ↔2NO2г ΔНº = -113,6 кДж при: а) увеличении температуры; б) понижении давления в системе?
2. Будет ли смещаться химическое равновесие Н2г + I2г ↔ 2НIг при:
а) повышении в системе общего давления; б) введении в систему катализатора?
3. Будет ли наблюдаться смещение химического равновесия N2г + О2г ↔2N0г, если, не меняя количеств веществ, объем равновесной газовой смеси уменьшить в 2 раза?
4..* В какую сторону сместится химическое равновесие 2NОг + Сl2г ↔ 2NOClг, если, не меняя количеств веществ, объем равновесной газовой смеси увеличить в 2 раза?
5. *. В какую сторону будет смещаться химическое равновесие Аг + Вг ↔ Сг при повышении температуры, если температурный коэффициент прямой реакции γ = 2, а обратной γ = 2,5?
6. В какую сторону будет смещаться химическое равновесие Сг + Dг ↔ Ег
7. при повышении температуры, если температурный коэффициент прямой реакции равен трем, а обратной — четырем?
8. При повышении температуры равновесие 2SO2г + О2г ↔ 2SO3г смещается в сторону образования оксида серы (IV). Как вы думаете, для какой реакции (прямой или обратной) температурный коэффициент больше?
9. В запаянном сосуде находится навеска карбоната бария BaCO3. Сосуд нагрели до температуры разложения карбоната. Будет ли смещаться равновесие процесса разложения, если при той же температуре в сосуд ввести некоторое количество углекислого газа?
10. *. Синтез аммиака по реакции N2г + 3Н2г↔2NH3г с выделением теплоты. Согласно принципу Ле-Шателье повышение температуры должно вызывать смещение равновесия в сторону исходных веществ, однако в промышленности этот процесс проводят при температуре 450°С. Объясните, почему?