Основы химической термодинамики
51.Возможно ли осуществление процесса восстановления металлического железа из оксида железа Fe2O3 действием водорода при стандартных условиях.
52.Как изменяются основные свойства оксидов элементов IIА-группы? Ответ подтвердите расчетом ∆G°298 реакций взаимодействия оксидов металлов с диоксидом углерода (IV) для СаО и MgO : ЭО(т) + СО2(г) = ЭСО3(т), где Э – Са , Mg.
53.Вычислите значения ∆Н0298, ∆S0298, ∆G0298 для процесса МеСОз(т)= МеО(т) + СО2(г)
и сравните термическую стабильность карбонатов MgCO3 и СаСО3.
54.Предскажите знак изменения энтропии в следующих реакциях и проверьте предсказание расчетами: а) СаО(т) + СО2(г) = СаСОз(т),
б) А12О3(т) + 3SO3(г) = A12(SO4)3(т).
55.Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность процесса получения титана магнийтермическим способом – восстановлением хлорида титана (IV) металлическим магнием при 1000 К.
56.Определите, при какой температуре возможен самопроизвольный процесс восстановления оксида железа (III) по реакции
Fe2O3(т) + ЗСО(г) = 2Fe(т) + ЗСО2(г), ∆Н°298 = 346 кДж .
57. Какие из приведенных водородных соединений могут быть получены в стандартных условиях непосредственно из элементов, а какие – косвенным путем: Н2О(г), H2S(г), H2Se(г) и Н2Те(г)? Вывод обоснуйте сравнением значений ∆G0298 реакций Н2 + Э = Н2Э, где Э – О , S , Se, Те.
58.Можно ли использовать реакцию Сr2О3(т) + ЗС(т) = 2Сr (т) + ЗСО(г) для получения хрома при 1500К? Изменение энергии Гиббса определите на основании расчета теплового эффекта и изменения энтропии этой реакции.
59.Определите, при какой температуре в реакционной системе
4НС1(г) + О2(г) ⇄ 2Н2О(г) + 2С12(г) , ∆H0298= − 114,4 кДж,
наступит термодинамическое равновесие. Приведите соответствующие расчеты, принимая во внимание, что в состоянии равновесия реализуется условие ∆G0 = 0.
60.Определите, прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях и при 500К в системе 2NO(г) + О2(г) ⇄ 2NO2(г). Ответ обоснуйте, вычислив значения ∆G0298 и ∆G0500 прямой реакции.
Химическая кинетика
61.Рассчитайте, как изменится скорость реакции образования оксида азота
N2(г) + О2(г) ⇄ 2NO(г), если общее давление в системе увеличить в 3 раза.
62.При 20°С реакция протекает за 2 мин. За сколько времени будет протекать эта реакция: а) при 0° С; б) при 50°С? Температурный коэффициент скорости равен 2.
63.Рассчитайте, как изменится скорость прямой и обратной реакций в гомогенной системе 2SO2 + О2 ⇄ 2SO3, если уменьшить объем, занимаемый газами, в два раза? Сместится ли при этом равновесие системы?
64.Процесс окисления аммиака протекает по уравнению
4NH3(г) + 5О2(г) = 4NO(г) + 6Н2О(г).
Определите, как изменится скорость прямой реакции: а) при увеличении давления в системе в два раза; б) при уменьшении концентрации аммиака в 3 раза.
65.Известно, что при 25°С две реакции протекают с одинаковой скоростью. Определите соотношение скоростей этих реакций при 95°С, если известно, что температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2, а второй равен 3.
66.Рассчитайте, как и во сколько раз изменится скорость химической реакции
2Cu2О (т)+ О2(г) = 4СuО (т) а) при повышении температуры на 30°С (γ = 3); б) при уменьшении парциального давлении кислорода в газовой фазе в 2 раза.
67.В реакции Na2S2O3 + 2HC1 = 2NaCl + S + SO2 + Н2О
исходные концентрации реагирующих веществ равны CNa2S2O3 =1 моль/л и СHCl =
2 моль/л. Как изменится скорость реакции, если концентрацию тиосульфата натрия увеличить до 3 моль/л, а концентрацию соляной кислоты до 6 моль/л?
68.Во сколько раз увеличится скорость прямой реакции Н2 + Сl2 ⇄ 2HCl при повышении температуры от 25°С до 200°С, если известно, что при повышении температуры на каждые 25° С скорость этой реакции увеличивается в четыре раза?
69.С увеличением температуры на 10°С скорость химической реакции увеличивается в 2 раза. Определите скорость реакции при 40°С и 10°С, если известно, что при 20°С скорость реакции равна 0,08 моль/л • ч.
70.Реакция при температуре 50°С протекает за 2 мин 15 сек. За сколько времени закончится эта реакция при температуре 70°С, если в данном температурном интервале температурный коэффициент скорости равен 3?
Химическое равновесие
71.Укажите и объясните, в каком направлении будет смещаться равновесие в системах: 2СО(г) ⇄ СО2 (г) + С (т), ∆H0298= –173,0 кДж
MgCO3(т) ⇄ MgO(т)+СО2(г), ∆H0298 = 385,0 кДж
а) при повышении температуры; б) при понижении общего давления. Напишите выражения для константы равновесия этих реакций.
72.Вычислите константу равновесия для обратимой реакции, протекающей по уравнению 2NО2(г) ⇄ 2NO(г)+О2(г), если известно, что в состоянии равновесия
[NO2] = 0,06 моль/л , [NO] = 0,24 моль/л и [О2] = 0,22 моль/л. В каком направлении сместится равновесие при повышении давления?
73.Напишите выражение для константы равновесия следующих обратимых реакций:
2НВr(г) ⇄ Н2(г) + Вr2(г) , ∆H0298= 72,5 кДж;
3Fe(т) + 4Н2О(г) ⇄ Fe3O4(т), + 4Н2(г) , ∆H0298 = –152,3 кДж .
Объясните, как повлияют увеличение концентрации реагирующих веществ и понижение температуры на химическое равновесие в этих системах.
74.При сгорании метана протекает экзотермическая реакция
СН4(г) + 2О2(г) ⇄ СО2(г) + 2Н2О(г)
Напишите выражение для константы равновесия этой системы. Какие внешние воздействия надо оказать на систему для увеличения выхода углекислого газа?
75.При некоторой температуре константа равновесия Кс гомогенной системы
N2 + О2 ⇄ 2NO равна 4,1•10 -4. Вычислите равновесную концентрацию О2, если равновесные концентрации N2 и NO соответственно равны 0,10 и 0,05 моль/л.
76.Начальные концентрации NO, Н2 и Н2О в гомогенной системе
2NO + 2Н2 ⇄ N2+ Н2О соответственно равны 0,10; 0,05 и 0,10 моль/л. Вычислите равновесные концентрации Н2, N2 и Н2О, если равновесная концентрация
[NO] = 0,07 моль/л. Чему равна константа равновесия?
77.При некоторой температуре константа равновесия Кс гомогенной системы
N2+ 3H2 ⇄ 2NH3 равна 0,1. Равновесные концентрации Н2 и NH3 соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и начальную концентрацию N2.
78.Как влияет на равновесие гетерогенной системы С(т) + СО2(г) ⇄ 2C0(г), ∆Hº298 = +119,8кДж: а) добавление СО2(г); б)добавление С(т); в) повышение температуры; г) повышение давления; д) введение катализатора; е)удаление СО(г)?
79.Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению РС15(г) ⇄ РС13(г) + С12(г), ∆Hº298= +92,6 кДж.
Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции разложения РС15?
80.Напишите выражения константы равновесия Кс для равновесных систем:
а) СaCO3(т) ⇄ CaO(т)+СО2(г); б) СО(г)+Н2О(г) ⇄ CO2(г)+Н2(г)
От каких факторов зависит константа равновесия?