1. скорость химической реакции
Скачать 1.62 Mb.
|
Вычисление молярности растворов и равновесных концентраций 112. Какое количество азота содержится в 200 мл, если [N2] = 0,2 моль/л? 113. 400 мл CO2 содержит 79,2 мг газа. Выразить концентрацию CO2 в моль/л. 114. 7 мг CO занимают объем 1 мл. Выразить концентрацию газа в моль/л. 115. Сухой воздух представляет собой смесь состава 4N2 + O2 (приближенно). Выразить концентрацию азота и кислорода в моль на 1л воздуха, взятого при нормальных физических условиях. 116. При некоторых условиях температуры и давления 500 мл аммиака весят 680 мг. Выразить концентрацию NH3 в моль/л. 117. При некоторых физических условиях 10л смеси состава 4CO + 6N2 весят 5,6г. Выразить концентрацию каждого газа в моль на 1л объема смеси. 118. При некоторых физических условиях 3 моль ацетилена занимают объем 4 л. При тех же физических условиях ацетилен смешан с азотом. Общий объем полученной смеси 7л. Чему равна молекулярная концентрация ацетилена в смеси? 119. Концентрация газа равна 2 моль/л. Под каким давлением находится газ, если температура его равна 0°С? 120. Смешали 4л газовой смеси, содержащей азот с концентрацией 0,8 моль/л и 2л смеси газов, содержащей водород с концентрацией 0,2 моль/л. Какой будет концентрация указанных газов, если объем системы: а) увеличить вдвое; б) уменьшить втрое? 121. 2,5 л раствора содержат 2 моль вещества А и 0,5 моль вещества В. Каковы концентрации А и В после разбавления раствора втрое? 122. Константа равновесия химической системы CO + H2O CO2 + H2 равна 0,33. Начальные концентрации [CO] = 3 моль/л, [H2O] = 2 моль/л. Найдите равновесные концентрации всех веществ. 123. Смешивают 2 л раствора вещества А и 3 л раствора вещества В. Концентрация А до смешения равна 0,5 моль/л, концентрация В – 1 моль/л. Каковы концентрации веществ А и В в начальный момент после смешения? 124. Найти равновесные концентрации веществ 2NO + O2 2NO2, если начальные концентрации оксида азота (ІІ) и кислорода составляли соответственно 0,6 и 0,4 моль/л, а константа равновесия равна четырем. 125. Константа скорости реакции 2А + В = С равна 0,8. Начальные концентрации: [А] = 2,5 моль/л и [В] = 1,5 моль/л. В результате реакции концентрация вещества В оказалась равной 0,5 моль/л. Вычислить, чему стала равна концентрация вещества А и как изменилась скорость реакции. 126. Константа равновесия обратимой реакции А + В С + D равна 1/3. вычислить равновесные концентрации веществ А, В, С и D, если начальные концентрации равны: [А] = 2 моль/л и [В] = 4 моль/л. 127. Обратимая реакция выражается уравнением А + В С + D. Константа равновесия равна 1. Начальная концентрация: [А] = 3 моль/л и [В] = 2 моль/л. Вычислить равновесные концентрации всех участвующих в реакции веществ. 128. Вычислить равновесные концентрации веществ в обратимой реакции H2 + I2 2HI, если начальная концентрация водорода равна 1 моль/л, а йода – 0,6 моль/л и известно, что в реакцию вступило 50% водорода. Вычислить константу равновесия. 129. Начальные концентрации веществ, участвующих в реакции N2 + 3H2 2NH3 равны (моль/л): [N2] = 0,2; [H2] = 0,3; [NH3] = 0. Каковы концентрации азота и водорода в момент, когда концентрация аммиака станет равной 0,1 моль/л? 130. Константа равновесия системы CO + H2O CO2 + H2 при некоторой температуре равна 1. Вычислить процентный состав смеси в состоянии равновесия, если начальные концентрации CO и H2 составляли по 1 моль/л. 131. При некоторой температуре начальные концентрации O2 и SO2 составляли по 3 моль/л. Найти концентрации всех веществ после установления равновесия 2SO2 + O2 2SO3, если константа равновесия равна двум. 132. Начальные концентрации веществ, участвующих в реакции CO + H2O CO2 + H2, были равны (моль/л): [CO] = 0,3; [H2O] = 1,4; [CO2] = 0,4; [H2] = 0,05. Каковы концентрации веществ в момент, когда прореагировало 50% оксида углерода? В этот момент наступило равновесие; вычислите Кр. 133. При некоторой температуре константа равновесия термической диссоциации N2O4 2NO2 равна 0,16. Равновесная концентрация NO2 равна 0,08 моль/л. Вычислить равновесную и первоначальную концентрацию N2O4. Сколько процентов этого вещества диссоциировало? 134. Константа равновесия обратимой реакции 2NO + O2 2NO2 при некоторой температуре найдена равной 2,22. Сколько моль O2 должно быть введено на 1 л системы для того, чтобы 40% оксида азота (II) были окислены до диоксида, если начальная концентрация NO была равна 4 моль/л? 135. Обратимая реакция А + В С + D характеризуется константой Кр = 1. Объем системы 4 л. Сколько процентов вещества А прореагировало в процессе достижения равновесия, если в начале реакции система содержала 12 моль вещества А и 8 моль вещества В? 136. Равновесие реакции 4HCI + O2 2H2O + 2CI2 (все веществагазы) установилось при следующих концентрациях: [H2O] = [CI2] = 0,14; [HCI] = 0,2 и [O2] = 0,32 моль/л. Вычислить константу равновесия и первоначальную концентрацию кислорода в реакционной смеси. 137. Константа равновесия системы 2N2 + O2 2N2O найдена равной 1,21. Равновесные концентрации: [N2] = 0,72 и [N2O] = 0,84 моль/л. Найти первоначальную и равновесную концентрации кислорода. 138. Равновесные концентрации веществ в обратимой реакции N2 + 3H2 2NH3 составляют (моль/л): [N2] = 4; [Н2] = 9; [NH3] = 6. Вычислить исходные концентрации азота и водорода и константу равновесия. 139. Равновесные концентрации веществ в обратимой реакции 2SO2 + O2 2SO3 составляют (моль/л): [SO2] = 0,02; [O2] = 0,04; [SO3] = 0,03. Вычислить исходные концентрации кислорода и сернистого газа. Найти константу равновесия. 140. Вычислить начальные концентрации хлора и оксида углерода, а также константу равновесия реакции CO + CI2 COCI2, если равновесные концентрации (моль/л): [CI2] = 0,3; [CO2] = 0,2; [COCI2] = 1,5. 141. Определить равновесную концентрацию водорода в системе 2HI H2 + I2, если исходная концентрация HI составляла 0,05 моль/л, а константа равновесия К = 0,02. 142. Константа равновесия реакции N2 + 3H2 2NH3 равна 0,1 (при 400°С). Равновесные концентрации [H2] = 0,2 моль/л; [NH3] = 0,08 моль/л. Вычислить начальную и равновесную концентрации азота. 143. Вычислить равновесные концентрации [H2] и [I2] в реакции H2 + I2 2HI, если их начальные концентрации составляли 0,5 и 1,5 моль/л соответственно, а равновесная концентрация [HI] = 0,8 моль/л. Вычислить константу равновесия. 144. Константа равновесия реакции CO + H2O CO2 + H2 при 1090°С равна 0,51. Найти состав реакционной смеси в момент достижения равновесия, если в реакцию введено по 1 моль оксида углерода (II) и водяного пара. 145. Вычислить равновесные концентрации [H2] и [I2], если их начальные концентрации составляли по 0,08 моль/л, а равновесная концентрация [HI] = 0,04 моль/л. Вычислить константу равновесия. 146. Исходные концентрации оксида углерода (II) и паров воды равны и составляют 0,03 моль/л. Вычислить равновесные концентрации CO, H2O и H2 в системе CO + H2O CO2 + H2, если равновесная концентрация CO2 оказалась равной 0,01 моль/л. Найти константу равновесия. 147. Константа равновесия реакции H2 +Cl2 2HCl равна четырем. Найдите концентрации всех веществ в состоянии равновесия, если начальные концентрации водорода и хлора составляли соответственно 2 моль/л и 3 моль/л. 148. Константа равновесия условной реакции А + В С + Д равна двум. Найдите концентрации всех веществ в состоянии равновесия, если начальные концентрации веществ А и В составляли соответственно 5 моль/л и 1 моль/л. 149. Найти равновесные концентрации веществ в системе H2 + Br2 2HBr, если начальные концентрации водорода и брома составляли соответственно 6 моль/л и 8 моль/л, а константа равновесия равна восьми. 5. Направление смешения равновесия 150. В состоянии равновесия скорость обратной реакции по сравнению со скоростью прямой реакции: 1) больше; 2) меньше; 3) одинакова; 4) прямая реакция не протекает; 5) обратная реакция не протекает. 151. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в каком направлении сместится равновесие в системе: 2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г) + Q при увеличении концентрации SO2 и O2? 152. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в каком направлении сместится равновесие при понижении давления в системе 2NO2(Г) N2O4(Ж) + Q? 153. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в каком направлении будет смещаться равновесие в системе СаСО3 СаО + СО2, если понизить давление? 154. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в каком направлении сместится равновесие системы N2(г) + О2(г) 2NO(г) Q при понижении температуры? 155. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в каком направлении смещается равновесие при повышении температуры системы 2СО(г) СО2(г)+ С(тв), если прямая реакция экзотермическая? 156. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в каком направлении смещается равновесие реакции 3О2(г) 2O3(г) + Q при повышении температуры? 157. Изменение давления не влияет на положение равновесия в системе: 1) 2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г); 2) H2(г) + J2(г) 2HJ(г); 3) MgCO3(тв) MgO(тв) + CO2(г); 4) 4HCI(г) + O2(г) 2H2O(г) + 2CI2(г); 158. Образованию оксида углерода (II) по реакции CO2(г) + C(граф) 2CO(г) 72,6кДж способствует: 1) повышение давления и температуры; 2) понижение давления и температуры; 3) понижение давления и повышение температуры; 4) повышение давления и понижение температуры; 5) давление и температура не влияют на смещение равновесия. 159. Повышению выхода сероводорода по реакции H2(г) + S(ж) H2S(г) + 20,9 кДж способствует: 1) увеличение давления; 2) понижение температуры; 3) уменьшение давления; 4) повышение температуры; 5) введение катализатора 160. Укажите, каков тип системы по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и как следует изменить концентрацию СО2, чтобы сместить равновесие: 2CO(г) CO2(г) + C(тв) вправо. 161. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в какую сторону смещается равновесие при увеличении температуры в системе H2(г) + J2(г) 2HJ(г) Q? 162. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у.) и в какую сторону смещается равновесие при увеличении давления в системе H2(г) + Br2(г) 2HBr(г) ? 163. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у) и в какую сторону смещается равновесие при увеличении давления в системе 2NO(г) + O2(г) 2NO2(г) ? 164. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у) и в какую сторону смещается равновесие при понижении температуры в системе 2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г) + Q? 165. Каков тип реакции по фазовому состоянию веществ (при н.у) и в какую сторону смещается равновесие обратимой реакции А(тв)+В(г) 2АВ(г) Q при понижении давления и одновременном увеличении температуры? 166. Изменение давления не влияет на смещение равновесия следующей реакции: 1) 2NO2(г) N2O4(ж); 2) 2NO(Г) + CI2(Г) 2NOCI(Г); 3) 2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г); 4) N2(г) + O2(г) 2NO(г); 167. Повышение давления в системе приведет к смещению равновесия вправо в случае реакции : 1) CO2(г) + C(тв) 2CO(г); 3) 4NH3(г) + 5O2(г) 4NO(г) + 6H2O; 2) H2(г) + S(тв) H2S(г); 4) 4HCl(г) + O2(г) 2H2O(г) + 2Cl2(г). 168. Какое из указанных действий может сместить равновесие в системе H2 + Br2 = 2HBr+Q в сторону прямой реакции: 1) повышение температуры ; 2) увеличение концентрации водорода ; 3) уменьшение концентрации HBr; 4) введение катализатора ; 5) увеличение давления в системе ? 169. В каком направлении произойдет смещение равновесия при повышении температуры систем: а) COCI2 CO + CI2 H° > 0; б) 2CO CO2 + C H° < 0; в) 2SO3 2SO2 + O2 H° > 0; 170. В какую сторону сместится равновесие обратимых реакций: а) PCI5 PCI3 + CI2 H° = 129,6 кДж; в) N2 + 3H2 2NH3 H° = 91,1 кДж; г) CO + H2O CO2 + H2 H° = 41,8 кДж при понижения температуры? При повышении давления? 171. Сместится ли равновесие при сжатии следующих химических систем: а) H2 + I2 2HI; в) 2SO2 + O2 2SO3; б) 2CO + O2 2CO2; г) CO + H2O H2+ CO2 ? 172. Почему при изменении давления смещается равновесие реакции: N2 + 3H2 2NH3 и не смещается равновесие реакции: N2 + O2 2NO? 173. Каким путем можно нарушить состояние равновесия в следующих реакциях и сместить его вправо: 1) 3H2 + N2 2NH3 H° = 91,1 кДж; 2) H2 + J2 2HJ H° = 2236,3 кДж; 3) 3O2 2O3 H° = 285,1 кДж; 174. Как нужно поступить для того, чтобы при данной концентрации исходных веществ максимально повысить выход SO3 по реакции 2SO2 + O2 2SO3 H° = 188,1 кДж; 175. В какую сторону сместится равновесие при повышении температуры в системах: а) N2 + 3H2 2NH3 H° = 91,1 кДж; б) 2CO + O2 2CO2 H° = 568 кДж; в) N2O4 2NO2 H° = 56,8 кДж? 176. Как отразится повышение давления на равновесии в системах: а) 2H2(г) + O2(г) 2H2O(г); в) CaCO3(к) CaO(к)+ CO2(г); б) CO2(г) + C(к) 2CО(г); г) 4HCl(г) + O2(г) 2H2O(г) + 2Cl2(г)? 177. Как повлияет на смещение равновесия реакций: а) 2H2 + O2 2H2O; H° > 0; б) N2 + O2 2NO; H° < 0; повышение температуры; уменьшение давления ? 178. В каком направлении произойдет смещение равновесия системы N2 + 3H2 2NH3 при повышении температуры, если H° < 0? Как объяснить, что на практике синтез аммиака ведут при повышенной температуре ? 179. Равновесие реакции 2SO2 + O2 2SO3 установилось при следующих концентрациях веществ (моль/л): [SO2] = 0,1; [O2] = 0,05; [SO3] = 0,9. Рассчитать, как изменится скорость прямой и обратной реакции, если уменьшить объем, занимаемый газами, в 2 раза. Сместится ли при этом равновесие? Ответ обосновать расчетом. 180. Почему превращение графита в алмаз Сграфит Салмаз осуществляют при высоком давлении? ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Зайцев О.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 1983. 2. Пурмаль А.П. А,Б,В…химической кинетики. М.: Академкнига, 2004. 3. Димитров В.И. Простая кинетика. Новосибирск: Наука, 1982. 4. Шмид Р., Сапунов В.Н. Неформальная кинетика. М.: Мир, 1985. 5. Денисов Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций. М.: Высшая школа, 1978. 6. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая шко- ла, 1969. 7. Басло Ф., Пирсон Р. Механизмы химических реакций. М.: Мир, 1971. 8. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1981. 9. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс, 2000. 10.Ахметов Н.С. Обшая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1988. 11.Кульман А.Г. Общая химия. М.: Колос, 1968. 12.Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 2006. 13.Слейбо У.,Персонс Т. Общая химия. М.: Мир, 1979. 14.Петерс Д., Хайерс Дж., Хифтье Г. Химическое разделение и измерение: в кн.1. М.: Химия, 1978. 15.Заиков Г.Е., Крицман В.А. Химическая кинетика. Становление и развитие. М.:Знание, 1980. 16.Шаймарданов Н.М., Сыркин А.М., Рахманкулов Д.В. Элементарный курс химической кинетики. Учебное пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1975. 17.Максимова Н.Е., Сыркин А.М. Кинетика и химическое равновесие. Методи- ческое руководство к лабораторным работам по общей химии. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1991. 18.Герчиков А.Я., Комиссаров Ю.С. Сборник задач по химической кинетике. Учебное пособие. Уфа: Изд-во БГУ, 2003. 19.Глинка Н.В. Задачи и упражнения по общей химии. М.: Интеграл Пресс, 1997. 20.Сладков И.Б. Методические указания к лабораторным работам по химичес- кой кинетике. Ленинград: Изд-во Ленингр. политех. инст-та, 1975. 21.Горский В.Г. Планирование кинетических экспериментов. М.: Наука, 1984. СОДЕРЖАНИЕ 1 СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ 3 1.1. Кинетическая классификация реакций 3 1.2. Понятие о скорости химической реакции 7 1.3. Факторы, влияющие на скорость химической реакции 10 1.3.1.Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ 10 1.3.2.Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ 14 1.3.3. Влияние температуры на скорость химической реакции 20 1.3.4. Уравнение Аррениуса 22 1.3.5. Влияние среды на скорость реакции 24 1.3.6. Другие факторы, влияющие на скорость химической реакции 28 1.4. Катализ 29 1.4.1. Особенности катализаторов 29 1.4.2. Механизм действия катализаторов согласно теории активации. Гомогенный и гетерогенный катализ 30 1.4.3. Ферментативный катализ 37 1.5. Цепные реакции 37 1.6. Фотохимические реакции 42 1.7. Последовательность расчета кинетических данных 44 1.8. Примеры решения задач 46 2. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ 48 2.1. Обратимые и необратимые реакции 48 2.2. Состояние химического равновесия 50 2.3 Способы выражения константы равновесия 53 2.4. Смещение химического равновесия 54 2.4.1. Влияние изменения концентрации на состояние равновесия 55 2.4.2. Влияние изменения температуры на состояние равновесия 56 2.4.3. Влияние изменения давления на состояние равновесия 57 2.5. Влияние температуры на константу равновесия 58 2.6. Состояние равновесия и катализаторы 60 2.7 Использование кинетических знаний в управлении химическим процессом 61 2.8. Примеры решения задач 62 3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 64 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 66 Заключение 79 Задачи и упражнения для самостоятельной работы 81 Варианты заданий 99 Список рекомендуемой литературы 102 Рис.2. СА fg Рис.3. САВ Рис.7. C 1 2 3 1 1/2 1/4 1/8 Рис.8. Рис.12. lgk 1/Т lgA tg() = Еа/(2,3R) Еа = 4,575 tg()1 Рис.17 а) б) Рис.19. Р, атм Содержание аммиака, % исправить T Рис.20. Кр Т Рис.21. lgКр 1/Т Рис.25. (рис.12). Рис.13. Координата (ход) реакции Е рис.10. Е Рис. 23. VV Рис.24 lg(VV) Рис.16. lg(ах) lg(ах) = lgа k/2,3 Рис.17. к = tg lg lg = k(аb)/2,3 k k = tg 2,3/(аb) Кр = k1/k2 = (А1еRT/E1)/(А2еRT/E2), kv2,FeCl3/kv1,FeCl3 и V2,FeCl3 /V1,FeCl3. |