При решении задач этого раздела пользуйтесь таблицей 1 приложения.

Для указанной реакции

а) рассчитать стандартную энтальпию и энтропию;

б) объяснить, какой из факторов: энтропийный или энтальпийный способствует самопроизвольному протеканию реакции в прямом направлении;

в) в каком направлении (прямом или обратном) будет протекать реакция при 298К и 1000К;

г) рассчитать температуру, при которой равновероятны оба процесса;

д) назвать все способы увеличения концентрации продуктов равновесной смеси.

е) построить график зависимости ΔG_р (кДж) от Т (К)

 

№ вари­анта	Реакция	№ варианта	Реакция
	CO2(г) + C(к) = 2СО(г)		С(к) +2Н2 (г)= СН4 (г)
	N2(г) +3H2(г) = 2NH3(г)		СН4(г)+2Н2О(г) = СO2 (г)+4H2(г)
	СО(г)+H2(г) = С(к) +H2О(г)		СO(г) + Н2О (г) = СO2 (г) + H2(г)
	SО2(г) +Cl2(г) = SО2Cl2(г)		Fe2O3(к)+3Н2 (г)=2Fe(к)+ 3H2O(г)
	СН4(г)+2Н2О(г)=СО2(г)+4Н2(г)		СO2 (г) + 4H2(г) = СН4 (г)+2Н2О (г)
	2NO(г) +О2 (г) = 2NО2(г)		СН4 (г)+2О2 (г) = СO2 (г) + 2H2О(г)
	PCl5(г) = PCl3(г) +Cl2 (г)		2Al2O3(к)+6SO2(г)+3O2(г)= 2Al2(SO4)3(к)
	2NO2(г) = N2O4(г)		2СаO(к)+4NO2(г) + 3O2(г) = 2Cа(NO3)2(к)
	FeO(к) +CO (г)= Fe(к) +CО2 (г)		4NO2(г)+3O2(г)+2H2O(ж)=4HNO3(ж)
	2H2S(г)+SO2(г)=3S(к)+2Н2О(г)		2SO2(г)+2Н2О(ж)+O2(г) = 2H2SО4(ж)

 

 

ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

 

Кинетика – учение о скорости различных процессов, в том числе химических реакций. Критерием принципиальной осуществимости реакции является неравенство ΔG_{р, Т} < 0. Но это неравенство не является еще полной гарантией фактического течения процесса в данных условиях, не является достаточным для оценки кинетических возможностей реакции. Так, = - 228,59 кДж/моль, а = - 313,8 кДж/моль и, следовательно, при Т = 298 К и р = 1 атм возможны реакции, идущие по уравнениям:

Н_2(Г) + ½ О_2(Г) = Н₂О_(Г) (1)

2Al_(К) + 3 I_2(К) = 2 AlI_3(К) (2)

Однако эти реакции при стандартных условиях идут только в присутствии катализатора (платины для первой и воды для второй). Катализатор как бы снимает кинетический «тормоз», и тогда проявляется термодинамическая природа вещества. Скорость химических реакций зависит от многих факторов, основные из которых – концентрация (давление) реагентов, температура и действие катализатора. Эти же факторы определяют и достижение равновесия в реагирующей системе.

Пример. Константа равновесия гомогенной системы

СО_(г) + Н₂О_(г) ↔ СО_2(г) + Н_2(г)

при 850^ºС равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации [СО]_исх = 3 моль/л, [Н₂О]_исх = 2 моль/л.

Решение. При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей есть тоже величина постоянная и называется константой равновесия данной системы:

υ_пр = К₁ [СО][Н₂О];

υ_обр = К₂ [СО₂][Н₂];

К_равн = = .

В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение К_равн входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [СО₂]_равн = х моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По столько же молей (х моль/л) СО и Н₂О расходуется для образования по х молей СО₂ и Н₂. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ будут:

[СО₂]_равн = [Н₂]_равн = х моль/л;

[СО]_равн = (3 – х) моль/л;

[Н₂О]_равн = (2 – х) моль/л.

Зная константу равновесия, находим значение, а затем и исходные концентрации всех веществ:

;

х ² = 6 – 2 х – 3 х + х ²; 3 х = 6; х = 1,2 моль/л.

Таким образом, искомые равновесные концентрации:

[СО₂]_равн = 1,2 моль/л;

[Н₂]_равн = 1,2 моль/л;

[СО₂]_равн = 3 – 1,2 = 1,8 моль/л;

[Н₂О]_равн = 2 – 1,2 = 0,8 моль/л.

 

Задания к разделу Элементы химической кинетики,

Химическое равновесие

Равновесие в системе:

⁾

установилось при следующих концентрациях: [В ]и [С],моль/л.

Определить исходную концентрацию вещества [В]₀ и константу равновесия, если исходная концентрация вещества А равна [А]₀ моль/л

 

№ зад.	Концентрация, моль/л	№ зад.	Концентрация, моль/л
[B]	[С]	[А]0	[B]	[С]	[А]0
	0,12	0,216	0,276		0,05	0,1	0,15
	0,15	0,25	0,35		0,06	0,15	0,18
	0,13	0,26	0,4		0,07	0,17	0,2
	0,1	0,27	0,22		0,08	0,19	0,22
	0,025	0,05	0,36		0,09	0,2	0,25
	0,015	0,03	0,05		0,1	0,22	0,27
	0,01	0,03	0,04		0,11	0,24	0,29
	0,02	0,05	0,06		0,12	0,26	0,31
	0,03	0,07	0,065		0,13	0,28	0,32
	0,04	0,09	0,085		0,15	0,3	0,34