Блок 2. Химическое равновесие.
1. Стандартные энтальпии образования СО и СО2 равны соответственно -110,5 и -393,7 кДж/моль. Укажите условия (повышение или понижение температуры и давления), способствующие прохождению прямых реакций (смещение их вправо):
1) СО2(г) + С(графит) = 2 СО (г),
2) 2СО(г) + О2(г) = 2СО2(г).
Напишите выражения для констант равновесия этих реакций.
2. С повышением температуры равновесие реакции (1) смещается влево, а равновесие реакции (2) - вправо. Сделайте вывод о знаке тепловых эффектов реакций. Запишите выражения для констант равновесия этих процессов.
1) 2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г),
2) СаСО3 (к) ↔ СаО(к) + СО2(г).
3. Реакция разложения карбоната магния - эндотермическая: MgCO3(к) = MgO (к) + CO2(г); ΔН° > 0. Как влияют а) понижение температуры и б) понижение давления на равновесие этой системы? Напишите выражение константы равновесия этой системы.
4. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:
1) S(к) + О2(г) = SO2(г),
2) 2SO2(г) + О2(г) = 2SO3(г).
Напишите выражения констант равновесия для данных систем. В каком направлении сместится равновесие в указанных системах при а) понижении давления; б) увеличении концентрации SO2?
5. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы: СН4 + СО2 ↔ СО + 2Н2.
6. Почему при изменении давления смещается равновесие системы N2 + 3Н2 ↔ 2NH3 и не смещается равновесие системы N2 + О2 ↔ 2NO? Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.
7. Составьте выражение константы равновесия для следующих реакций:
1) С (тв) + 2Н2 (г) ↔ 2СН4 (г),
2) С (тв) + СО2 (г) ↔ 2СО (г).
8. Составьте выражение константы равновесия для следующих реакций:
1) С(тв) + Н2О(г) ↔ СО (г) + Н2(г),
2) 2СО(г) + О2(г) ↔ 2СО2(г).
9. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при повышении температуры:
1) NО2 (г) + SO2 (г) ↔ NO (г) + SO3 (г), ΔН<0.
2) SO2 (г) + 2Н2S (г) ↔ 3S (тв) + 2Н2O (г), ΔН<0.
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
10. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при понижении давления:
1) NО2 (г) + SO2 (г) ↔ NO (г) + SO3 (г).
2) SO2 (г) + 2Н2S (г) ↔ 3S (тв) + 2Н2O (г).
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
11. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при понижении давления:
1) SO2 (г) + 1/2О2 (г) ↔ SO3 (г).
2) СO (г) + Н2О (г) ↔ СО2 (г) + Н2 (г).
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
12. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при повышении температуры:
1) SO2 (г) + 1/2О2 (г) ↔ SO3 (г), ΔН<0.
2) СO (г) + Н2О (г) ↔ СО2 (г) + Н2 (г), ΔН<0.
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
13. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при понижении температуры:
1) СO (г) + Сl2 (г) ↔ СOСl2 (г), ΔН<0.
2) 2СO2 (г) ↔ 2СО (г) + О2 (г), ΔН>0.
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
14. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при повышении давления:
1) СO (г) + Сl2 (г) ↔ СOСl2 (г).
2) 2СO2 (г) ↔ 2СО (г) + О2 (г).
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
15. Напишите математические выражения констант равновесия для следующих реакций:
1) 2Н2О(г) + 2Сl2(г) ↔ 4НСl (г) + О2(г),
2) 3Fе(к) + 4Н2О(г) = Fe3O4 (к) + 4Н2(г).
В каком направлении сместится равновесие этих реакций: а) при уменьшении давления, б) при увеличении концентрации Н2О?
16. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при повышении давления:
1) СO (г) + Н2О (г) ↔ СO2 (г) + Н2 (г).
2) N2O3 (г) ↔ NО (г) + NО2 (г).
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
17. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при повышении температуры:
1) 2N2O (г) ↔ 2N2 (г) + О2 (г), ΔН<0.
2) СН4 (г) ↔ С (тв) + 2Н2(г), ΔН>0.
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
18. Укажите, в каком направлении сместится равновесие реакции при понижении давления:
1) 2N2O (г) ↔ 2N2 (г) + О2 (г), ΔН<0.
2) СН4 (г) ↔ С (тв) + 2Н2(г), ΔН>0.
Составьте выражение константы равновесия для приведенных систем.
19. Запишите выражения для констант равновесия гетерогенных химических реакций и определите, в каком направлении сместиться равновесие (для оценки влияния температуры на степень смещения химического равновесия рассчитать ΔН): 2PbO (тв) + О2 (г) ↔ PbO2 (тв)
а) при повышении температуры,
б) при понижении давления.
20. Запишите выражения для констант равновесия гетерогенных химических реакций и определите, в каком направлении сместиться равновесие (для оценки влияния температуры на степень смещения химического равновесия рассчитать ΔН): С (графит) + 2Н2(г) ↔ СН4 (г).
а) при повышении температуры,
б) при повышении давления.
Блок 3. Расчетные задачи по теме.
1. Составьте выражение константы равновесия и вычислите ее значение для реакции:
N2O4 (г) ↔ 2NО2 (г),
если равновесные концентрации составляют [N2O4] = 0,0014 моль/л и [NO2] = 0,0172 моль/л.
2. Составьте выражение константы равновесия и вычислите ее значение для реакции:
2HI (г) ↔ 2H2 (г) + I2 (г) ,
если равновесные концентрации составляют [Н2] = 18,14 моль/л, [НI] = 19,38 моль/л и [I2] = 0,41 моль/л.
3. Составьте выражение константы равновесия и вычислите ее значение для реакции:
РСl5 (г) ↔ РСl3 (г) + Сl2 (г) ,
если равновесные концентрации составляют [Сl2] = 0,025 моль/л, [РСl3] = 0,025 моль/л и [РСl5] = 0,015 моль/л.
4. Вычислите начальную концентрацию N2O4 и константу равновесия реакции N2O4 (г) ↔ 2NО2 (г), если равновесные концентрации составляют [N2O4] = 0,05 моль/л и [NO2] = 0,05 моль/л.
5. Вычислите начальную и равновесную концентрации азота в системе: N2 (г) + 3Н2 (г) ↔ 2NН3 (г), если равновесные концентрации составляют [Н2] = 0,3 моль/л и [NН3] = 0,09 моль/л и константа равновесия реакции при 673 К равна 0,1.
6. Вычислите константу равновесия и равновесные концентрации СО, Н2О и Н2 для реакции: СО (г) + Н2О(г) ↔ Н2 (г) + СО2 (г), если равновесная концентрация для [СО2] = 0,1 моль/л, а исходные концентрации СО = Н2О = 0,16 моль/л.
7. Вычислите начальную концентрацию N2О3 и константу равновесия в системе: N2О3 (г) ↔ NО (г) + NО2 (г), если равновесные концентрации составляют [NО2] = 0,3 моль/л и [N2О3] = 0,03 моль/л.
8. При некоторой температуре константа равновесия реакции 2NO (г) + О2 (г) = 2NO2 (г) равна 2,5 и в равновесной смеси [NO2] = 0,05 моль/л, [NO] = 0,04 моль/л. Вычислите начальные концентрации NO и кислорода, считая, что исходная смесь состояла из этих двух веществ.
9. При некоторой температуре константа равновесия реакции N2 (г) + 3Н2 (г) = 2NH3 (г) равна 0,1. Равновесные концентрации [Н2] = 0,2 моль/л и [NH3] = 0,08 моль/л. Вычислите начальную и равновесную концентрации азота.
10. В системе СО (г) + СН4 (г) = СН3СНО (г) равновесные концентрации веществ равны: [СО] = 0,3 моль/л, [СН4] = 0,4 моль/л, [СН3СНО] = 1,3 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации СО и СН4.
11. Равновесие в гомогенной системе СH4 (г) + 2О2 (г) = СО2 (г) + 2Н2О (г), установилось при следующих концентрациях веществ: [СН4] = 0,1 моль/л, [О2] = 0,15 моль/л, [СО2] =0,02 моль/л, [Н2О] = 0,9 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации метана и кислорода.
12. Определите исходные концентрации NO и О2 в системе: 2NO (г) + O2 (г) = 2NO2 (г), если равновесные концентрации равны: NO - 1 моль/л, О2 - 2 моль/л, NO2 - 3 моль/л. Рассчитайте константу равновесия.
13. Исходные концентрации NO и Сl2 в системе: 2NO (г) + Сl2 (г) = 2NOCl (г) составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20 % NO.
14. В системе СО (г) + Сl2 (г) = СОСl2 (г) равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] = 1,2 моль/л, [Сl2] = 0,3 моль/л, [СОСl2] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации Сl2 и СО.
15. Диоксид азота NO2 окрашен в бурый цвет, его димер N2O4 бесцветен. Предскажите, как будет меняться окраска смеси газов при одновременном увеличении температуры и уменьшении давления, имея в виду, что процесс образования N2O4 является экзотермическим. 2NO2 (г) = N2O4(г), ΔН0<0. Напишите выражение константы равновесия данной системы.
16. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы 2NO + О2 ↔ 2NO2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO] = 0,2 моль/л; [O2] = 0,1 моль/л; [NO2] = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О2.
17. Состояние равновесия в системе N2(г) + 3Н2(г) = 2NН3(г), ΔН° = -92,4 кДж, установилось при концентрациях веществ: [N2] = l,5 моль/л, [Н2] = 9 моль/л, [NH3] = 3 моль/л. Рассчитайте исходную концентрацию водорода. В каком направлении сместится равновесие при повышении температуры в системе?
18. Начальные концентрации веществ, участвующих в равновесии 2А (г) + В (г) = С (г) + Д (г), были равны: (А) = 0,5 моль/л, (B) = 0,4 моль/л, (C) = 0,4 моль/л, (Д) = 0,8 моль/л. Равновесие устанавливается в момент, когда прореагирует 50 % вещества В. Рассчитайте константу равновесия.
19. Вычислите константу равновесия и равновесные концентрации СО, Н2О и Н2 для реакции: СО (г) + Н2О(г) ↔ Н2 (г) + СО2 (г), если равновесная концентрация для [СО2] = 0,2 моль/л, а исходные концентрации СО = Н2О = 0,26 моль/л.
20. Вычислите начальную концентрацию N2O4 и константу равновесия реакции N2O4 (г) ↔ 2NО2 (г), если равновесные концентрации составляют [N2O4] = 0,08 моль/л и [NO2] = 0,08 моль/л.