Контрольные задачи

1. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции (реакцию считать элементарной) при изменении давления в n раз?

а) 2C_(тв) + H_2(г) ↔ C₂H_2(г) м) CO_2(г)+ H_2(г) ↔ CO_(г) + H₂O_(ж)

б) 2CO_(г) + O_2(г) ↔ 2CO_2(г) н) N_2(г) + O_2(г) ↔ 2NO_(г)

в) 2C_(тв) + O_2(г) ↔ 2CO_(г) o) H_2(г) + I_2(г) ↔ 2HI_(г)

г) 2NO_(г) + Cl_2(г) ↔ 2NOCl_(г) п) 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г)

д) CO_(г) + H₂O_(г) ↔ H_2(г) + CO_2(г) р) 2HI_(г) ↔ H_2(г) + I_2(г)

е) C_(тв) + 2H_2(г) ↔ CH_4(г) c) C_(тв) + O_2(г) ↔ CO_2(г)

ж) PCl_5(г) ↔ PCl_3(г) + Cl_2(г) т) COCl_2(г) ↔ CO_(г) + Cl_2(г) з)SO₂Cl_2(г) ↔ SO_2(г) + Cl_2(г) у) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г)

и) N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г) ф) H_2(г) + 1/2O_2(г) ↔ H₂O_(г)

к) 2CO_2(г) ↔ O_2(г) +2CO_(г) x) 2NO_(г) + O_2(г) ↔ N₂O_4(г)

л) CO_(г) + MgO_(тв) ↔ CO_2(г) + Mg_(тв)

2. Во сколько раз надо увеличить давление в сосуде, чтобы скорость реакции H_2(г) + I_2(г) = 2HI_(г) возросла в 100 раз?

3. Реакция идет по уравнению 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г) Начальные концентрации реагирующих веществ были [NO] = 0, 8 моль/л; [O₂] = 0, 6 моль/л. Как изменится скорость реакции, если концентрацию кислорода увеличить до 0, 9 моль/л, а концентрацию оксида азота до 1, 2 моль/л (Т = const)?

4. Скорость реакции H_2(г) + I_2(г) ↔ 2HI_(г) при [H₂] = 0, 5 моль/л и [I₂] = 0, 3 моль/л равна 0, 018 моль/ л∙ мин. Рассчитать константу скорости прямой реакции.

5. Скорость реакции 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г) при [NO] = 0, 3моль/л; [O₂] = 0, 15 моль/л равна 1, 2 ∙ 10^-3 моль/л∙ с. Рассчитать константу скорости.

6. Константа скорости реакции образования HI из простых веществ при 781 К равна 0, 16. Чему равна скорость реакции в начальный момент времени, когда:

а) [I₂] = 0, 05 моль/л; [H₂] = 0, 09 моль/л; [HI] = 0 моль/л,

б) когда успело образоваться 0, 04 моль/л HI.

7. Константа скорости реакции 2NO_(г) + O_2(г) ↔ N₂O_4(г) при некоторой температуре равна 0, 5∙ 10^-3 л² /мол²∙ с. Рассчитать скорость реакции:

а) при [NO] = 0, 8 моль/л, [O₂] = 0, 6 моль/л; [N₂O₄] = 0 моль/л

б) через некоторый промежуток времени, за который прореагировало 0, 2 моль/л кислорода.

8. Разложение N₂O на поверхности золота при высоких температурах протекает по уравнению 2N₂O_(г) ↔ 2N_2(г) + O_2(г). Константа скорости данной реакции равна 5∙ 10^-4 л∙ моль^-1∙ мин^-1 при 1173 К. Начальная концентрация [N₂O] = 3, 2 моль/л. Определите скорость реакции при заданной температуре в начальный момент времени и в тот момент, когда разложится 25 % N₂O.

9. Во сколько раз изменится скорость реакции при повышении температуры с 20 до 100⁰С, если g = 2?

10. Скорость некоторой реакции при охлаждении с 60 до 30 ⁰С уменьшилась в 8 раз. Рассчитать g.

11. Рассчитать температурный коэффициент реакции, если ее скорость при 120 ⁰С составляла 5, 88 ∙ 10^-4 моль/л∙ мин, а при 170 ⁰С она была равна 6, 70∙ 10^-2 моль/л∙ мин.

12. При увеличении температуры на 60⁰ скорость реакции возросла в 150 раз. Рассчитать температурный коэффициент.

13. При температуре 20⁰С в результате некоторой реакции через 1 час накопилось определенное количество продукта. При какой температуре следует вести процесс, чтобы то же количество продукта накопилось за 10 минут? g = 2, 4.

14. На сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? g = 2, 7.

15. Во сколько раз увеличится скорость растворения железа в 5 %-ной HCl при повышении температуры на 32˚, если температурный коэффициент скорости растворения равен 2, 8?

16. Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 45˚ реакция замедлилась в 25 раз.

17. Какой должна быть энергия активации, чтобы скорость реакции увеличилась в 3 раза при возрастании температуры от 300 до 310 К?

18. Энергия активации процесса термического разложения йодистого водорода равна 198 кДж/моль. Какая доля молекул обладает достаточной энергией, чтобы вступить в эту реакцию при температуре 500 К?

19. Определить энергию активации реакции присоединения

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = 2С₆Н₁₂О₆, если константа скорости при

21 ⁰С равна 4, 42∙ 10^-4, а при 41 ⁰С = 7, 35∙ 10^-3.

20. Для реакции COCl_2(г) ↔ CO_(г) + Cl_2(г) константы скорости при 665 К и 745 К соответственно равны 0, 53∙ 10^-2 и 76, 6∙ 10^-2. Вычислить энергию активации.

21. Константа скорости реакции H_2(г) + I_2(г) ↔ 2HI_(г) при 781К равна 0, 16. Энергия активации процесса равна 166, 3 кДж/моль. Рассчитать константу скорости этой реакции при 900К. Предэкспоненциальный множитель считать независящим от температуры.

22. Для реакции SO_2(г) + 1/2 O_2(г) ↔ SO_3(г) энергия активации равна 249, 9 кДж/моль. В присутствии платинового катализатора энергия активации снижается до 62, 4 кДж/моль.

Во сколько раз изменится скорость реакции в присутствии катализатора при температуре 400⁰С. Предэкспоненциальный множитель считать независящим от температуры.

23. Энергия активациипрямого процесса H_2(г) + I_2(г) ↔ 2HI_(г) равна 166, 3 кДж/моль, а для обратной реакции Е _а = 182, 9 кДж/моль. Рассчитать DН⁰ химической реакции.

24. Во сколько раз увеличится скорость реакции, если при температуре 500К ее энергия активации, за счет введения в реакционную среду катализатора, уменьшится на а) 4 кДж/моль; б) 8кДж/моль; в) 12кДж/моль; г) 16кДж/моль; д) 20кДж/моль; е) 30кДж/моль; ж) 35кДж/моль; з) 40кДж/моль; и) 45кДж/моль. 25

25. Для следующих обратимых процессов:

а) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г)

б) H_2(г) + Cl_{2 (г)} ↔ 2HCl_(г)

в) N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г)

г) CO_(г) + H₂O_(г) ↔ H_2(г) + CO_2(г)

д) СН_4(г)+ 2О_2(г) ↔ СО_2(г) + 2Н₂О_(г)

е) C_(тв) + O_2(г) ↔ CO_2(г)

ж) CO_(г) +NO_2(г) ↔ CO_2(г) + NO_(г)

з) FeO_(тв)+ CO_(г) ↔ Fe_(тв)+ CO_2(г)

и) 2NO_(г) + Cl_2(г) ↔ 2NОCl_(г)

к) COCl_2(г) ↔ CO_(г) + Cl_2(г)

л) 4HCl_(г) + О_2(г) ↔ 2H₂O_(г) + 2Cl_2(г)

м) 2C_(тв) + O_2(г) ↔ 2CO_(г)

н)3CO_(г) + 2H₂O_(г) ↔ СH₃ОН_(г) + 2CO_2(г)

о) SO_2(г) ↔ S_(ромб) +О_2(г)

п) CO_(г) + Cl_2(г) ↔ COCl _2(г)

р) CO_(г) + 3H_2(г) ↔ H₂О_(г) + CН_4(г)

с) Fe₂O_3(тв)+3H_2(г) ↔ 2Fe_(тв)+ 3H₂O_(г)

т) 2C_(тв) + H_2(г) ↔ C₂H_2(г)

1) записать математические выражения констант равновесия К_с и К_р;

2) вычислить соотношение между К_с и К_р при 25⁰С;

3) используя таблицы термодинамических величин найти значение К_р.

26. Для реакции N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г) Кр = 0, 141 при 25 ⁰С и Кр = 1, 34 при 60⁰С. На основании этих данных определить знак DН реакции (DН > 0 или DН < 0).

27. Для реакции SO_2(г) + 1/2O_2(г) ↔ SO_3(г) Кр = 2, 043∙ 10^-2 при 900⁰С и Кр = 1, 062∙ 10^-2 при 950⁰С. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН > 0 или DН < 0).

28. По данным значениям констант равновесия найти значения DG⁰ химических реакций.

29. Для реакции N_2(г) + O_2(г) ↔ 2NO_(г) Кр = 4, 08∙ 10^-4 при 2000К и Кр=3, 60∙ 10^-3 при 2500К. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН > 0 или DН < 0).

30. Для реакции Н_2(г) ↔ 2Н_(г) Кр = 1, 52∙ 10^-7 при 1800 К и Кр = 3, 10∙ 10^-6 при 2000К. На основании этих данных определить знак DН реакции. (DН > 0 или DН < 0).

31. Константа равновесия Кр реакции 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г) при 950 К равна 1, 062∙ 10^-2 . Вычислите Кс для этой реакции.

32. При 873 К константа равновесия Кс реакции CO_(г) + Cl_2(г) ↔ COCl_2(г) равна 12, 12. Вычислите Кр реакции при этой температуре.

33. DG⁰₂₉₈ образования NH₃ равна -16, 64 кДж/моль. Вычислите Кр реакции N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г) для данной температуры.

34. Реакция хлорирования монооксида углерода протекает

по схеме CO_(г) + Cl_2(г) ↔ COCl_2(г). Исходные концентрации СО и Cl₂ были, соответственно, 0, 5 и 0, 2 моль/л. Вычислить концентрации всех веществ в момент времени, когда концентрация хлора стала 0, 1 моль/л.

35. Концентрации веществ в реакции CO_(г) + H₂O_(г) ↔ H_2(г) + CO_2(г) составляли: [CO] = 0, 2 моль/л, [H₂O] = 0, 4 моль/л, [CO₂] = 0, 3 моль/л, [H₂] = 0, 1 моль/л. Вычислить концентрации всех веществ в момент, когда прореагировало 40% СО.

36. Исходные концентрации монооксида азота и хлора в системе 2NO_(г) + Cl_2(г) ↔ 2NОCl_(г) составляют соответственно 0, 4 моль/л и 0, 3 моль/л. Вычислить К_с, если при этой температуре к моменту равновесия прореагировало 20% NO. Рассчитать, как при этом изменится давление в реакционном сосуде?

37. Рассчитать константу равновесия К_с для реакции

N₂O_{4 (г)} ↔ 2NO_2(г), если исходная концентрация N₂O₄ равна 0, 02 моль/л и к моменту равновесия прореагировало 60 % этого количества.

38. Иодистый водород при нагревании диссоциирует по уравнению 2HI _(г) ⇄ H_2(г) + I_2(г). При некоторой температуре Кс = 1, 64. Рассчитать количество HI (в процентах), подвергшееся диссоциации при данной температуре, если его исходная концентрация составляла 4 моль/л.

39. Константа равновесия реакции H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г) при некоторой температуре равна 50. Сколько молей йодистого водорода получится, если нагреть до этой температуры в замкнутом сосуде объемом 1л 0, 5 молей водорода и 1 моль иода?

40. При температуре 494⁰С в системе 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г) в момент равновесия концентрация кислорода стала 0, 1 моль/л, а концентрация двуокиси азота – 0, 25 моль/л. Определить исходную концентрацию монооксида азота, если для данной температуры Кс = 2, 2.

41. При нагревании смеси CO₂ и H₂ в закрытом сосуде

установилось равновесие CO_{2 (г)} + H_{2 (г)} ↔ CO_(г) + H₂O_(г). При Т = 1123К К_с = 1. Сколько молей диоксида углерода надо взять на 1 моль водорода, чтобы 70% последнего превратилось в воду?

42. Вычислить степень диссоциации (a) молекулярного хлора на атомы Cl_2(г) ↔ 2Cl_(г), если К_с = 4, 2∙ 10^-4 , а исходная концентрация молекулярного хлора составляла 0, 5 моль/л.

43. При 250 ⁰С для процесса PCl_{5 (г)} ↔ PCl_3(г) + Cl_2(г) К_с = 0, 041. Сколько молей PCl₅ при этой температуре было помещено в литровый сосуд, если в момент равновесия концентрация хлора была 0, 1 моль/л.

44. Константа равновесия реакции H_2(г) + I_2(г) ↔ 2HI _(г) при 445 ⁰С равна 50. Сколько молей Н₂ надо взять на 1 моль I₂, чтобы 90 % иода превратилось в HI?

45. Общее давление газов в системе 1 атм. Определить объемный процент содержания монооксида углерода в момент равновесия для реакции FeO_(тв) + CO_(г) ↔ Fe_(тв) + CO_2(г), если при Т = 1273К К_р = 0, 4.

46. Исходные концентрации азота и водорода в системе: N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} ↔ 2NH_3(г) были [N₂] = 2 моль/л, [H₂] = 8 моль/л. К моменту наступления равновесия прореагировало 10% исходного количества азота. Вычислить давление газовой смеси в момент равновесия при 500 ⁰С.

47. При 63⁰С К_р= 1, 27 для реакции N₂O_{4 (г)} ↔ 2NO_2(г). Определить равновесные парциальные давления газов, если общее давление в состоянии равновесия было 1атм.

48. Как изменится давление к моменту наступления равновесия в системе N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г) при постоянной температуре, если исходная концентрация N₂O₄ составляла 2 моль/л, и к моменту наступления состояния равновесия прореагировало 25% от первоначального его количества?

49. При каком общем давлении должна находиться равновесная система PCl_5(г) ↔ PCl_3(г) + Cl_2(г), чтобы парциальное давление PCl₅ при 250^оС было равно 1атм. К_р = 1, 78.

50. Для реакции C_(гр) + 2H_2(г) ↔ CH_4(г) К_с = 21, 85 при

1000 К. Рассчитать общее давление в состоянии равновесия, когда при Т = 1000 К в сосуде емкостью 1 л образовалось 0, 1 моль метана.

51. Вычислить равновесные концентрации веществ в обратимой химической реакции CO_(г) + H₂O_(г) ↔ H_2(г) + CO_2(г), для которой К_с = 1(Т = 850 ⁰С), если исходные концентрации веществ составляли: [CO] = 2 моль/л, [H₂O]=3 моль/л.

52. Вычислить константы равновесия (К_р) реакций: а) C_(гр) + O_2(г) ↔ CO_2(г); б) C_(гр) + СO_2(г) ↔ 2CO_(г), в которых парциальные давления СО₂ в момент равновесия составляют 0, 2 атм, а общее давление газов = 1 атм (для каждого случая отдельно).

53. В начальный момент протекания реакции синтеза NH₃

N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} ↔ 2 NH_{3 (г)} концентрации были равны: [N₂] =1, 5 моль/л; [H₂] = 2, 5 моль/л; [NH₃] = 0 моль/л. Каковы концентрации азота и водорода при [NH₃] = 0, 5 моль/л?

54. Концентрации веществ в реакции CO_(г) + H₂O_(г) ↔ H_2(г) + CO_2(г) были: [CO] = 0, 05 моль/л; [H₂O] = 0, 06 моль/л; [H₂] = 0, 2 моль/л; [CO₂] = 0, 4 моль/л. Вычислите концентрации всех участвующих в реакции веществ после того, как прореагировало 60% H₂O.

55. Реакция окисления НС1 кислородом протекает по уравнению 4HCl_(г) + О_2(г) ↔ 2H₂O_(г) + 2Cl_2(г). Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ стали [HCl] = 0, 85 моль/л; [O₂] = 0, 44 моль/л; [Cl₂] = 0, 30 моль/л. Какими были концентрации HCl и O₂ в начале реакции?

56. Константа равновесия реакции N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2 NH_3(г) К_с = 0, 1 при 673 К. Равновесные концентрации [H₂] = 0, 6 моль/л; [NH₃] = 0, 18 моль/л. Вычислить начальную и равновесную концентрации азота.

57. Равновесные концентрации участников реакции CO_(г) + H₂O _(г) ↔ H_{2 (г)} + CO_{2 (г)} были: [CO] = 0, 02 моль/л; [H₂O] = 0, 32 моль/л; [H₂] = 0, 08 моль/л; [CO₂] = 0, 08 моль/л.

Какими станут равновесные концентрации всех компонентов после сдвига равновесия, вызванного увеличением концентрации СО в 2 раза?

58. Имеется система, в которой протекает реакция Ag₂O _(тв) ↔ 2Ag_(тв) + 1/2O_2(г) DН⁰₂₉₈ = 32, 2 кДж. Как скажется на концентрации кислорода над поверхностью твердой фазы: а) введение дополнительного количества Ag₂O; б) повышение температуры?

59. Для реакции 3Fe_(тв) + 4H₂O_(г) ↔ Fe₃O_4(тв) + 4H_2(г) DН⁰₂₉₈ = -148, 4кДж. Указать, как будет сказываться на концентрации водорода в равновесной смеси: а) повышение температуры; б) увеличение общего давления; в) увеличение весового количества железа; г) введение дополнительного количества водяного пара; д) как соотносятся энергии активации прямого и обратного процесса?

60. Дана обратимая реакция: 4HCl_(г) + O_2(г) ↔ 2H₂O_(г) + 2Cl_2(г) DН⁰₂₉₈= -112, 24 кДж. Как повлияют на равновесную концентрацию хлора следующие изменения:

а) повышение температуры; б) увеличение общего давления; в) увеличение концентрации кислорода; г) увеличение объема реакционного сосуда; д) введение катализатора.

61. Для реакции CaCO_3(тв) ↔ CaO_(тв) + CO_2(г) DН⁰₂₉₈ = 176, 04 кДж. Указать, как повлияют на равновесную концентрацию диоксида углерода следующие изменения: а) понижение температуры; б) увеличение весового количества карбоната кальция; г) введение катализатора; д) измельчение имеющегося количества карбоната кальция?

62. Для обратимой реакции SO_2(г) + 1/2O_2(г) ↔ SO_3(г) DН⁰₂₉₈ = -95, 6 кДж ответить на вопросы: а) что можно сказать о соотношении энергий активации прямого и обратного процессов; б) как скажется на концентрации диоксида серы введение дополнительного количества кислорода; в) изменится ли концентрация триоксида серы при увеличении общего давления (Т = const); г) как изменится концентрация

кислорода при повышении температуры; д) куда сместится равновесие при увеличении объема реакционного сосуда; е) скажется ли на равновесной концентрации триоксида серы введение в реакционную смесь катализатора?

63. В каком направлении сместится равновесие при увеличении общего давления и почему?

а) H_2(г) + I_2(г) ↔ 2HI_(г); б) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г);

в) N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г); г ) 2C_(гр) + H_2(г) ↔ C₂H_2(г).

64. В каком направлении сместится равновесие при понижении температуры и почему?

а) SO_2(г)+1/2O_2(г) ↔ SO_3(г) DН⁰₂₉₈ = -95кДж;

б) C_(гр) + O_2(г) ↔ CO_2(г) DН⁰₂₉₈ = -393, 8кДж;

в) N_2(г)+3H_2(г) ↔ 2NH_3(г) DН⁰₂₉₈ = -92кДж;

г) CaCO_3(тв) ↔ CaO_(тв)+CO_2(г) DН⁰₂₉₈ = 176кДж

65. Для следующих реакций рассчитать DН⁰_х.р и определить, в каком направлении сместится равновесие при повышении температуры?

a) CaCO_3(тв) ↔ CaO_(тв) + CO_2(г);

б) 2Mg_(тв) + O_2(г) ↔ 2MgO_(тв);

в) O_2(г) + N_2(г) ↔ 2NO_(г);

г) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г);

д) N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г)

66. При каких условиях надо вести реакцию N_{2 (г)}+3H_{2 (г)} ↔ 2NH_{3 (г)}, DН⁰₂₉₈ = -92, 3 кДж, чтобы получить максимальный выход аммиака? Как объяснить, что на практике синтез аммиака ведут при высокой температуре (400-500 ⁰С)?

67. Используя табличные данные, рассчитать DН⁰₂₉₈ и с учетом знака (DН⁰₂₉₈)_хр определить, как отразится на положении равновесия повышение температуры. В каком направлении сместится равновесие, если при Т = const увеличить внешнее давление?

а) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г)

б) H₂S_(г) ↔ H_2(г) + S_ромб.

в) H_2(г) + Br_2(г) ↔ 2HBr_(г)

г) C_{(графит)} + 2H_2(г) ↔ CH_4(г)

д) C₂ H_4(г) ↔ C₂ H_2(г) + H_2(г)

е) 2C_(гр) + H_2(г) ↔ C₂H_2(г)

ж) CO_(г) + Cl_2(г) ↔ COCl_2(г)

з) Fe₂O_3(тв) + 3CO_(г) ↔ 2Fe_(тв) + 3CO_2(г)

и) Fe₃O_4(тв)+4H_2(г) ↔ 3Fe_(тв)+ 4H₂O_(г)

к) CН_4(г) + H₂О_(г) ↔ CО_(г) + 3H_2(г)

л) 2HBr_(г) + Cl_{2 (г)} ↔ 2HCl_(г) + Br_2(ж)

м) PCl_{5 (г)} ↔ PCl_3(г) + Cl_2(г)

н) CО_(г)+ 2H_2(г) ↔ CН₃OН_(г)

о) 2NO_(г) + Br_2(г) ↔ 2NOBr_(г)

п) CO_(г) + H₂O_(г) ↔ H_2(г) + CO_2(г)

68. В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением: а) температуры и б) давления для следующих обратимых реакций:

а) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г); DН⁰₂₉₈ = -196, 6 кДж;

б) O_2(г) + N_2(г) ↔ 2NO_(г); DН⁰₂₉₈ = +180, 7 кДж;

в) 3SO_2(г) ↔ 2SO_3(г); DН⁰₂₉₈ = +184, 6 кДж;

г) 2CO_(г) + O_2(г) ↔ 2CO_2(г); DН⁰₂₉₈ = -566 кДж?

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.