Задача 5. Химическое равновесие.
1 – 30. Решите задачу.
1, 2. Константа равновесия реакции N2 (г) + 3H2 (г) « 2NH3 (г) К = 0,1 при 673 К. Равновесная концентрация водорода равна 0,6 моль/л, аммиака – 0,18 моль/л. Вычислите начальную и равновесную концентрации азота.
3, 4. Концентрация веществ в начальный период времени для реакции N2 (г) + 3H2 (г) « 2NH3 (г) была следующей: для водорода – 2 моль/л, для азота – 1 моль/л, для аммиака – 0,4 моль/л. Рассчитайте К, если равновесная концентрация аммиака 1,6 моль/л.
5, 6. Определите равновесную концентрацию водорода для реакции: 2HI (г) « H2 (г) + I2 (г), если исходная концентрация иодоводорода была 0,55 моль/л, а константа равновесия К = 0,12.
7, 8. Определите исходные концентрации хлора и оксида углерода для реакции Cl2 (г) + CO (г) « COCl2 (г), если равновесные концентрации Cl2 – 2,5 моль/л, СО – 1,8 моль/л, COCl2 – 3,2 моль/л.
9, 10. В реакции 2HCl (г) « H2 (г) + Cl2 (г) исходное парциальное давление хлороводорода 1,3 × 105 Па. При достижении равновесия парциальное давление водорода достигло 0,17 × 105 Па. Определите константу равновесия.
11, 12. В замкнутом сосуде протекает реакция COCl2(г) « CО(г) + Cl2(г), константа равновесия которой равна 0,04, а равновесная концентрация хлора составляет 0,02 моль/л. Найдите начальную концентрацию COCl2. Сколько процентов COCl2 разложилось?
13, 14. Для реакции H2 (г) + Br2 (г) « 2HBr (г) при некоторой температуре К = 1. Определить состав равновесной реакционной смеси, если исходная смесь состояла из 3 моль водорода и 2 моль брома.
15, 16. При некоторой температуре равновесие в системе 2NO2 (г) « 2NO (г) + O2 (г) установилось при следующих концентрациях: [NO2] = 0,006 моль/л, [NO] = 0,024 моль/л, [O2] = 0,012 моль/л. Найдите константу равновесия реакции и исходную концентрацию NO2.
17, 18. Равновесие в системе H2 (г) + I2 (г) « 2 HI (г) установилось при следующих концентрациях: [H2] = 0,025 моль/л, [I2] = 0,005 моль/л, [HI] = 0,09 моль/л Определите константу равновесия реакции, исходные концентрации иода и водорода.
19, 20. Константа равновесия реакции FeO(к) + CO(г) « Fe(к) + CO2(г) при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO2, если начальные концентрации этих веществ составляют [CO] = 0,05 моль/л, [CO2] = 0,01 моль/л.
21, 22. Для обратимой реакции CO + H2 « CH3OH, проводимой в условиях постоянного давления и высокой температуры, начальная концентрация CO составляет 0,06 моль/л, H2 – 0,12 моль/л, равновесная концентрация – 0,04 моль/л. Рассчитайте: а) равновесные концентрации [CO] и [H2]; б) константу равновесия К процесса при этой температуре.
23, 24. Для обратимой реакции H2 + I2 « 2HI, проводимой при постоянном давлении, начальная концентрация иода I2 составляет 0,06 моль/л, водорода H2 - 0,12 моль/л, равновесная концентрация HI - 0,08 моль/л. Рассчитайте : а) равновесные концентрации I2 и H2; б) константу равновесия при этой температуре.
25, 26. Равновесные концентрации веществ в обратимой реакции N2 (г) + 3H2 (г) « 2NH3 (г) следующие: для водорода – 0,8 моль/л, для азота – 0,5 моль/л, для аммиака – 0,3 моль/л. Рассчитайте начальные концентрации азота и водорода, если в исходной системе аммиак отсутствовал, и константу равновесия при этой температуре (объем системы не изменяется – реакцию проводят в несжимаемом реакторе).
27, 28. Вычислите начальные концентрации веществ в следующей обратимой реакции: CO (г) + O2 (г) « CO2 (г), если равновесные концентрации составляют: [CO] = 0,42 моль/л, [O2] = 0,12 моль/л, [CO2] = 0,18 моль/л. До начала реакции углекислый газ в системе отсутствовал. Рассчитайте константу равновесия этой реакции (объем системы не изменяется – реакцию проводят в несжимаемом реакторе).
29, 30. Для обратимой реакции SO2 + O2 « SO3 начальные концентрации веществ SO2 и O2 составляют по 0,5 моль/л. Оксид SO3 до начала реакции отсутствовал. Равновесная концентрация SO3 составляет 0,2 моль/л. Рассчитайте: а) равновесные концентрации SO2 и O2; б) константу равновесия при этой температуре (объем системы не изменяется – реакцию проводят в несжимаемом реакторе).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П1 Термодинамические величины некоторых веществ
| вещество | ΔfН0298 кДж/моль | S0298 Дж/(моль · К) | ΔfG0298 кДж/моль |
| Аl2O3 (т) | -1676,0 | 50,9 | -1582,0 |
| Al2(SO4)3 (т) | -3434,0 | 239,2 | -3102,9 |
| С (графит) | 5,7 | ||
| СН4 (г) | -74,9 | 186,2 | -50,8 |
| СО (г) | -110,5 | 197,5 | -137,1 |
| СО2 (г) | -393,5 | 213,7 | -394,4 |
| СаСО3 (т) | -1207,0 | 88,7 | -1127,7 |
| СаО (т) | -635,5 | 39,7 | -604,2 |
| СаСl2 (р-р) | -877,72 | 59,9 | -816,59 |
| Сl2(г) | 222,9 | ||
| Сl2О (г) | 76,6 | 266,2 | 94,2 |
| Fe (т) | 27,2 | ||
| FeО (т) | -264,8 | 60,8 | -244,3 |
| Fe2O3 (т) | -822,2 | 87,4 | -740,3 |
| Fe3O4 (т) | -1117,1 | 146,2 | -1014,2 |
| Н2 (г) | 130,05 | ||
| НСl (г) | -92,3 | 186,8 | -95,2 |
| НСl (ж) | -166,9 | 56,5 | -131,2 |
| НI (г) | 26,6 | 206,5 | 1,8 |
| Н2О (г) | -241,8 | 188,7 | -228,6 |
| Н2О (ж) | -285,8 | 70,1 | -237,3 |
| Н2S (г) | -21,0 | 205,7 | -33,8 |
| Мg | 32,55 | ||
| МgО (т) | -601,8 | 26,9 | -569,6 |
| N2 (г) | 191,5 | ||
| NH3 (г) | -46,2 | 192,6 | -16,7 |
| N2О(г) | 82,0 | 219,9 | 104,1 |
| NО(г) | 90,3 | 210,6 | 86,6 |
| О2 (г) | 205,0 | ||
| SO2 (г) | -296,9 | 248,1 | -300,2 |
| SO3 (г) | -395,8 | 256,7 | -371,2 |
| СОСl2 (г) | -220,3 | 283,9 | -266,9 |
| S (т) | 31,9 | ||
| РСl5 (т) | -374,89 | 364,5 | -305,4 |
| РСl3 (г) | -287,02 | 311,66 | -260,5 |
| I2 (г) | 62,24 | 260,6 | 19,37 |
| СН3ОН (г) | -202,10 | 239,9 | -163,4 |
| N2H4 (г) | 95,4 | 238,36 | 169,28 |
| ZnS (т) | -201 | 57,7 | -239,8 |
| ZnO (т) | -349,0 | 43,5 | -318,2 |
| СаС2 (т) | -59,9 | 70,0 | -64,9 |
| СН3Сl (г) | -86,2 | 234,5 | -69,8 |
ЛИТЕРАТУРА.
1. Д.А. Князев, С.Н. Смарыгин. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2005.
2. Н.Л. Глинка. Общая химия. – М.: Интеграл – Пресс, 2001.
3. Н.Л. Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. – М.: Интеграл – Пресс, 2004.
4. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие. Под редакцией Н.В. Коровина. – М.: Высш. шк., 2004.
5. Б. П. Середа, Л.С. Молочников, Л.В. Демидова, С.В. Целищева. Общая и неорганическая химия: Учебн. Пособие. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун – т, 2002.