X . Задачи на химическое равновесие

v Константа химического равновесия.

Задача 1. Напишите выражение для константы рав­новесия К реакции

2NO_г+Cl_2г = 2NOCl_г

и вычислите значение К если к моменту наступления равновесия в системе установились следующие концентрации ве­ществ (моль/л): [NO]= 0,05;  [С1₂] = 0,09; [NOC1]= 0,15.

Решение:

К = [NOC1]²/[NO]² · [Cl₂] = (0,15)²/(0,05)² • 0,09 = 10.

 

! Решите задачи

1. При производстве серной кислоты получаемый при об­жиге пирита (FeS₂) оксид серы (IV) окисляют затем в присутствии катализатора до оксида серы (VI): 2SO₂ + О₂ = 2SO₃. Какова роль катализатора при этом; катализатор: а) ускоряет прямую реакцию; б) смещает химическое равновесие; в) ускоряет достижение состо­яния равновесия?

2. Напишите выражения для констант следующих равно­весий:

а) CS_2г + 4H_2г ↔ CH_4г + 2H₂S_г

б) N_2г + O_2г ↔ 2NO_г

в) 2СО_г + О_2г ↔ 2CO_2г

г) СO_г + Cl_2г ↔ COCl_2г

3. Напишите выражения для констант следующих равновесий:

а) SO_2г + NO_2г ↔ SO_3г + NO_г

б) 4НCl_г + O_2г ↔ 2H₂O_г + 2Cl_2г

в) CO_г + H₂O_г ↔ H_2г + CO_2г

г) N₂O_4г ↔ 2NO_2г

4. Вычислите значение константы равновесия К реакции

CO_г + H₂O_г ↔ H_2г + CO_2г

если равновесные концентрации (моль/л) равны: [CО] = 0,5; [H₂O] = 0,4;  [СО₂] = [Н₂] = 0,42.

5. Вычислите значение константы равновесия К реакции 2NO_г + Cl_2г = 2NOCl_г, если к моменту достижения равновесия в системе установились следующие концентрации (моль/л): [NO] = - 0,4; [С1₂] = 0,5; [NOC1] = 1,0.

6. Газовую смесь,  состоящую из 0,5 моль йода и 1,0 моль водорода, нагрели до некоторой температуры в закрытом сосуде (V = 1л), после чего в системе установилось равновесие Н_2г + I_2г = 2НI_(г). При этом равновесная концентрация йода оказалась равной [I₂] = 0,2 моль/л. Рассчитайте значение константы К рав­новесия при этой температуре.

7. При некоторой температуре равновесная газовая смесь состояла из 0,4 моль азота, 0,8 моль водорода и 0,5 моль аммиа­ка. Рассчитайте значение константы равновесия синтеза аммиа­ка из азота и водорода при этой температуре, если объем реакци­онного сосуда равен 2 л.

8. Напишите уравнение химического равновесия, которо­му соответствует   константа

К = [SO₃]² • [NO]² / [SO₂]² • [N₂O₄]

9. *. Взаимодействие метана с водой происходит только в присутствии катализатора и при высокой температуре. При про­пускании смеси метана (СН₄) с парами воды через трубку с нике­левым катализатором при 800°С в смеси устанавливается равно­весие, называемое конверсией метана:

a. СН_4г + H₂O_г ↔ CO_г + 3Н_2г - 205 кДж

10. Как вы считаете, какие изменения в системе после ее выхода из трубки могут происходить при: а) повышении давления; б) пони­жении температуры; в) увеличении концентрации СО?

 

v Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

  Задача 1.

В какую сторону будет смещаться химиче­ское равновесие

           N₂ +3H₂ ↔ 2NH₃ + Q при; а) увеличении тем­пературы; б) увеличении  общего давления в системе; в) введе­нии в систему катализатора?

Решение:

По принципу Ле-Шателье, равновесие смещает­ся в сторону той  реакции, прохождение которой ослабляет произведенное воздействие. Реакция синтеза аммиака — экзо­термическая.

Следовательно, а) при увеличении температуры равновесие сместится в сторону реакции, идущей с поглощением тепло­ты, т. е. в сторону исходных веществ; б) при повышении об­щего давления в системе равновесие сместится в сторону ве­ществ, занимающих меньший объем (в сторону меньшего количества газов), т. е. в направлении получения аммиака; в) введение в систему катализатора не влияет на состояние рав­новесия, но увеличивает скорость достижения состояния рав­новесия.

 

  ! Решите задачи

1. В какую сторону будет смещаться химическое равновесие

2N0_г + 0_2г ↔2NO_2г ΔНº = -113,6 кДж при: а) увеличении температуры; б)  понижении давления в системе?

2. Будет ли смещаться химическое равновесие Н_2г + I_2г ↔ 2НI_г при:

а) повышении в системе общего давления; б) введении в систему катализатора?

3. Будет ли наблюдаться смещение химического равнове­сия N_2г + О_2г ↔2N0_г, если, не меняя количеств веществ, объем равновесной газовой смеси уменьшить в 2 раза?

4..* В какую сторону сместится химическое равновесие 2NО_г + Сl_2г ↔ 2NOCl_г, если, не меняя количеств веществ, объем равновесной газовой смеси увеличить в 2 раза?

5. *. В какую сторону будет смещаться химическое равно­весие А_г + В_г ↔ С_г при повышении температуры, если темпера­турный коэффициент прямой реакции γ = 2, а обратной γ = 2,5?

_6. В какую сторону будет смещаться химическое равно­весие С_г + D_г ↔ Е_г

7. при повышении температуры, если темпера­турный коэффициент прямой реакции равен трем, а обратной — четырем?

8. При повышении температуры равновесие 2SO_2г + О_2г ↔ 2SO_3г смещается в сторону образования оксида серы (IV). Как вы думаете, для какой реакции (прямой или обратной) темпера­турный коэффициент больше?

9. В запаянном сосуде находится навеска карбоната бария BaCO₃. Сосуд нагрели до температуры разложения карбоната. Будет ли смещаться равновесие процесса разложения, если при той же температуре в сосуд ввести некоторое количество углекис­лого газа?

10. *. Синтез аммиака по реакции N_2г + 3Н_2г↔2NH_3г с выделением теплоты. Согласно принципу Ле-Шателье повыше­ние температуры должно вызывать смещение равновесия в сторону исходных веществ, однако в промышленности этот процесс проводят при температуре 450°С. Объясните, почему?