Химия контрольные задания для студентовзаочников всех специальностей

• Название: Химия контрольные задания для студентовзаочников всех специальностей
• Анкор: 2170.doc
• Дата: 23.12.2017
• Размер: 1.63 Mb.
• Имя файла: 2170.doc
• Тип: Методические указания; #12584
• страница: 6 из 13

Поскольку Н⁰, S⁰ и G⁰ реакции связаны друг с другом уравнением:

ΔG⁰ = ΔH⁰– T·ΔS⁰,

то знак изменения энтальпии системы может быть только отрицательным: Н<0.

Т.к. энтропийная составляющая данной реакции положительна, то с ростом температуры G будет возрастать, и выше некоторой температуры реакция будет протекать в обратном направлении.

Пример 3 . При какой температуре начнется реакция:

С₆Н_{6 (ж)} + НNO_{3 (ж)} = С₆Н₅NO_2(ж) + Н₂О _(ж)?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?

Решение. Температура начала реакции рассчитывается по формуле:



Н⁰ и S⁰ рассчитывают по следствию из закона Гесса:

ΔH = ΣΔ_f H⁰_кон – ΣΔ_f H⁰_нач

ΔS = ΣS⁰_кон – ΣS⁰_нач ,

используя значения энтальпий образования и абсолютных энтропий участников реакции из таблицы 1:

	С6Н6 (ж)	НNO3 (ж)	С6Н5NO2(ж)	Н2О (ж)
, кДж/моль	49,03	-173,00	15,90	285,83
, Дж/моль К	173,26	156,16	224,26	69,95

ΔH = (15,90-285,83) – (49,03-173,00) = -145,70 кДж
ΔS = (224,26+69,95) – (173,26+156,16) = -35,21 Дж/ К = -0,035 кДж/ К.

Данная реакция начнется при температуре

.

Поскольку в данной реакции энтальпийная составляющая отрицательная (Н<0), а энтропийная – положительная( -Т ΔS >0), то в соответствии с уравнением:

ΔG⁰ = ΔH⁰– T·ΔS⁰,

при Т > 4162 К реакция будет идти в обратном направлении (ΔG > 0), а при Т < 4162 К - в прямом направлении (ΔG < 0).
Контрольные задания
101. Прямая или обратная реакция будет протекать в системе:

MnO_2(к) + 4HCl_(г) ↔ MnCl_2(к) + Cl_2(г)

Ответ мотивируйте, вычислив G⁰ прямой реакции по стандартным энтальпиям образования и абсолютным энтропиям химических веществ. Изменится ли направление процесса при повышении температуры до 100⁰ С?

Ответ: - 52,07 кДж; - 46,07 кДж.

102. При какой температуре наступит равновесие системы:

2 NO _(г) + Cl_{2 (г)} ↔ 2 NOCl _(г)?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?

Ответ: 623,5 К.

103. Не прибегая к вычислениям, определите, какие знаки (>0, <0, 0) имеют G, H и S для протекающей в обратном направлении реакции:

2 Н₂O _(г) + 2 I_2(г) ↔ 4 HI _(г) + O_{2 (г)}.

Как повлияет повышение температуры на направленность химической реакции?
104. При какой температуре наступит равновесие системы:

2 НCl _(г) + I_2(к) ↔ 2 HI _(г) + Cl_{2 (г)}?

При каких температурах более сильным восстановителем будет являться иод, а при каких – хлор?

Ответ: 1557 К.

105. С чем будет более интенсивно взаимодействовать газообразный хлористый водород (в расчете на 1 моль): с цинком или с алюминием? Ответ дайте, рассчитав G обеих реакций. Продуктами реакций являются твердая соль и газообразный водород.

Ответ: - 89,91 и – 114,74 кДж/моль HCl.

106. Рассчитав на основании табличных данных G и S, определите тепловой эффект реакции: AsF_{3 (г)} + F_{2 (г)} ↔ AsF_{5 (г)}. Экзотермической или эндотермической является данная реакция?

Ответ: - 316,15 кДж.

107. Вычислите изменение энергии Гиббса при 25⁰С для реакции

СН_{4 (г)} +2Н₂S_(г) → CS_2(ж)+ 4H_2(г)

по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий химических веществ. Можно ли назвать этот процесс самопроизвольным? Изменится ли направление процесса при повышении температуры до 150⁰С? Укажите роль энтальпийного и энтропийного факторов.

Ответ: 183,06 и 171,74 кДж.

108. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях, невозможна экзотермическая реакция: СО_{2 (г)}+Н_{2 (г)} ↔ СО _(г)+Н₂О _(ж)? Рассчитайте G данной реакции. При каких температурах данная реакция становится самопроизвольной?

Ответ: 19,91 кДж.

109. Не производя вычислений, установить знак S следующих процессов:

а) СаО_(к) + СО_2(г) = СаСО_3(к);

б) испарение воды;

в) NН_3(г) + НCl_(г) = NН₄Cl_(к);

г) СН₃СООН _{(р) } СН₃СОО^-_(р) + Н⁺_(р).

Ответ поясните.

110. Рассчитайте G⁰ реакции:

4NH_3(г) +5O_2(г) = 4NО_(г) + 6Н₂О_(ж)

и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания данного процесса. Не производя вычислений укажите, каково будет изменение энтропии.

Ответ: -957,8 кДж.

111. Прямая или обратная реакция будет протекать в системе:

8NH_3(г) + 3Br_2(ж)→6NH₄Br_(к) + N_2(г)?

Ответ мотивируйте, вычислив G⁰ прямой реакции по стандартным энтальпиям образования и абсолютным энтропиям химических веществ. Изменится ли направление процесса при повышении температуры до 800⁰ С?

Ответ: - 1584,87 кДж; - 2452,95 кДж.

112. При какой температуре наступит равновесие системы:

РСl_{5 (г)} ↔РСl_{3 (г)} + С1_{2 (г)}?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?

Ответ: 447,6 К.

113. Не прибегая к вычислениям, определите, какие знаки (>0, <0, 0) имеют G, H и S для протекающей в прямом направлении реакции:

СО_{2 (г)} + 4 Н_2(г) ↔ СH_{4 (г)} + 2 Н₂О _(ж).

Как повлияет повышение температуры на направленность химической реакции?

114. Какие из карбонатов: ВеСО₃, МgСО₃ или СаСО₃ можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО₂? Какая реакция идет более энергично? Ответ дайте, вычислив G реакций.

Ответ: 31,24; - 65,32; - 130,17 кДж.

115. При какой температуре наступит равновесие системы:

4 НBr _(г) + O_2(г) ↔ 2 H₂O _(г) + 2 Br_{2 (г)}?

При каких температурах более сильным окислителем будет являться кислород, а при каких – бром?

Ответ: 2155 К.

116. Пользуясь справочными данными, определите, возможно ли получение ванадия при температуре 298 К по схеме:
2V₂O_5(к) +5C_(к) = 2V_(к) + 5CО_2(г).

Как будет влиять повышение температуры до 3000^оС на направление реакции?



Ответ: 1384,4 кДж; 11136,45 кДж.

117. На основании расчета значений G⁰ реакций:

2 NO _(г) + Br_{2 (г)} ↔ 2 NOBr _(г)

и 2 NO _(г) + F_{2 (г)} ↔ 2 NOF _(г)

определите, бром или фтор является более сильным окислителем при стандартных условиях и при температуре 850^оС.

Ответ: - 11,33 кДж; 87,42 кДж; - 291,72 кДж;

- 231,41 кДж.

118. С чем будет более интенсивно взаимодействовать газообразный иодистый водород (в расчете на 1 моль): с калием или с кальцием? Ответ дайте, рассчитав G⁰ обеих реакций. Продуктами реакций являются твердая соль и газообразный водород.

Ответ: - 325,88  и -266,28  кДж/моль.

119. На основании расчета значений G⁰ реакций:

N_{2 (г)} + О_{2 (г)} ↔ 2 NO _(г)

и N_{2 (г)} + 2 О_{2 (г)} ↔ 2 NO_{2 (г)}

определите, какой из оксидов будет преимущественно образовываться при стандартных условиях и при 600^оС?

Ответ: 175,64 кДж; 166,27 кДж; 104,59 кДж; 179,05 кДж.

120. Рассчитайте G⁰ реакции:

2 Сu(NO₃)_{2 (к)} = 2 CuО _(к) +4 NO_2(г)+ O_2(г)

и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания данного процесса при стандартных условиях. Не производя вычислений, укажите, каково будет изменение энтропии, а также экзо- или эндотермической является данная реакция.

Ответ: 281,5 кДж.

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Примеры решения задач
Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2NО (г) +О₂ (г) ↔ 2NО₂ (г), если объем газовой смеси уменьшить в три раза?

Решение. Обозначим концентрации реагирующих веществ: =а, =b, =с. Согласно закону действия масс скорости (v) прямой и обратной реакции до изменения объема

v_пр.= k_пр.а²b; v_обр. = k_обр.c²;

После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: =За, =3b, =3с. При новых концентрациях скорости (v’) прямой и обратной реакции:

= k_пр. (За)² (3b) = 27k_пр.а²b;

= k_обр. (3с)² = 9k_обр.c².
Отсюда = = 27; = = 9.
Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась,. в 27 раз
Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 50 до 70°С, если температурный коэффициент реакции равен 3.

Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

= ;

= = = 9.

Следовательно, скорость реакции (), протекающей при температуре 70°С, увеличилась по сравнению со скоростью реакции (), протекающей при температуре 50°С, в 9 раз.
Пример 3. Энергия активации реакции равна 33кДж/моль. Во сколько раз увеличится скорость реакции при нагревании реакционной смеси с 25 до 60^оС?

Решение.Зависимость константы скорости химической реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса:

,
где Е_а - энергия активации реакции;

А - константа для данной реакции.

Записав выражения для констант скорости данной реакции k₂ и k₁ при температурах соответственно Т₂ и Т₁ и разделив первое уравнение на второе, получим:

или
отсюда ,
т.е. скорость данной реакции увеличится в 4 раза.
Пример 4. Начальные концентрации исходных веществ в реакции

СН_{4 (г)} +2Н₂S_(г) → CS_2(г),+ 4H_2(г)

были равны 0,3моль/л СН₄ и 0,5моль/л Н₂S. Найдите концентрации этих веществ в тот момент, когда образовалось 0,16 моль/л Н₂. Как изменилась при этом скорость реакции?

Решение.По закону действия масс скорость данной реакции описывается уравнением:


Начальная скорость реакции равна:
,

где - константа скорости реакции, не зависящая от концентраций ее участников.

В начальный момент времени продукты реакции отсутствовали, т.е.начальные концентрации CS₂ и H₂ были равны 0. Расчет по уравнению реакции:

х у 0,16моль

СН_{4 (г)} +2Н₂S_(г) → CS_2(г),+ 4H_2(г)

1моль 2моль 4моль

дает, что на образование 0,16 моль Н₂ должно расходоваться
и
Поэтому к тому моменту, когда в системе образуется 0,16моль Н₂, концентрации исходных веществ уменьшатся и составят: и



Соответственно, скорость реакции к этому моменту также уменьшится и будет равна:

Отношение , т.е. скорость реакции уменьшится в 1,6 раза.
Контрольные задания
121. При 509^оС скорость реакции 2HI→ H₂ + I₂ составила 5,8·10^-4 моль/(л∙мин). Вычислите концентрацию НI, если концентрации I₂ равна 0,11 моль/л, а константа скорости реакции составляет 0,0047 л/(моль∙мин).
Ответ: 0,35 моль/л.
122. При увеличении температуры в системе на 45^о скорость гомогенной реакции возросла в 65 раз. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции. Как изменится скорость данной реакции при охлаждении реакционной смеси с 80 до 50^оС?

Ответ: 2,5; в 15,625 раз.
123. Начальная концентрация исходных веществ в системе

4HI_(г) +O_2(г) →2I_2(г) + 2H₂О_(г)

была равна 0,7 и 0,3 моль/л. Как изменится скорость реакции к тому моменту, когда концентрация I₂ станет равна 0,2 моль/л?

Ответ: 44,4 раза

124. Как изменится скорость реакции, протекающей в системе:

MnO_2(к) + 4HCl_(г) → MnCl_2(к) + Cl_2(г)

при изменении давления в ней в 3 раза?

Ответ: 81 раз.

125. Как следует изменить давление в системе

2 NО_(г) + Cl_2(г) →2 NОCl_(г);

чтобы скорость реакции возросла в 125 раз?

Ответ: 5 раз.
126. Энергия активации реакции равна 47,8 кДж/моль. Во сколько раз уменьшится скорость реакции при охлаждении реакционной смеси с 85 до 40^оС?

Ответ: 10 раз.
127. Начальная концентрация соляной кислоты в реакции

СаСО_{3 (т)} + 2HCl_{(раствор)} →СаCl_{2(раствор)} +СО_2(г) + H₂О_{(раствор)}

равнялась 20%масс. Как изменится скорость данной реакции при снижении концентрации НСl до 15%масс.?

Ответ: 1,86 раз.
128. Скорость реакции при 40^оС равна 0,085 моль/(л∙мин). При какой температуре следует проводить реакцию, чтобы ее скорость равнялась 0,60 моль/(л∙мин), если энергия активации данной реакции – 21,3 кДж/моль?

Ответ: 138^оС.
129. Константа скорости реакции омыления уксусноэтилового эфира:
СН₃СООС₂Н_5(р-р) + КОН_(р-р)→СН₃СООК _(р-р) +С₂Н₅ОН_(р-р)
равна 0,1 л/моль∙мин. Начальная концентрация уксусноэтилового эфира была равна

0,01 моль/л, а щелочи – 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и в тот момент, когда концентрация эфира станет равной 0,008 моль/л.

Ответ: 5,0∙10^-5 и 3,84∙10^-5 моль/л∙мин.
130. При повышении температуры с 55 до 85^оС скорость гомогенной реакции возросла в 80 раз. Рассчитайте температурный коэффициент и энергию активации данной реакции.

Ответ: 4,3; 142,5 кДж/моль.

131. Как изменится скорость реакции

2H₂S_(г) +3O_2(г) →2SO_2(г) + 2H₂О_(г)

Если: а)уменьшить объем реакционной смеси в 2 раза?

б)увеличить концентрацию сероводорода в 3 раза?

Ответ: 32 раза; 9 раз.
132. Начальные концентрация исходных веществ в системе

N_2(г) +3H_2(г) ↔ 2NH_3(г)

составили: азота – 2 моль/л, водорода – 4 моль/л. Как изменится скорость данной реакции при снижении концентрации водорода в результате реакции до 2,8 моль/л?

Ответ: 3,6 раза.
133. При повышении температуры с 40 до 75^оС скорость гомогенной реакции возросла в 120 раз. Как изменится скорость данной реакции при повышении температуры с 75 до 100^оС?

Ответ: 30,6 раз
134. Как следует изменить объем реакционной смеси системы:

8NH_3(г) + 3Br_2(ж)→6NH₄Br_(к) + N_2(г),

чтобы скорость реакции увеличилась в 25 раз?

Ответ: 1,5 раз
135. При уменьшении температуры с 80 до 40^оС скорость гомогенной реакции снизилась в 40 раз. Чему равна энергия активации реакции?
Ответ: 84,7 кДж/моль.

136. Константа скорости реакции 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ составляет 25 л²/(моль²∙мин). Исходные концентрации SO₂ и О₂, равны соответственно 0,27 и 0,09 моль/л. Найдите начальную скорость этой реакции и ее скорость в тот момент, когда концентрация O₂ снизилась до 0,04 моль/л.
Ответ: 0,164 и 0,029 моль/л∙мин.

137. Исходные концентрации N₂ и О₂ в системе:

N_2(г) +O_2(г) → 2NО_(г)

равны соответственно 0,06 и 0,02 моль/л. Как изменятся концентрации N₂ и О₂ к тому моменту, когда скорость реакции снизится в 4,5 раза по сравнению с исходной?

Ответ: 0,0465 и 0,0065 моль/л.

138. Как изменится скорость реакции
2С₂Н_2(г) + 3H₂O_(г) → С₃Н₆О_(г) + СО_2(г) + Н_2(г)
при увеличении давления в системе в 4 раза?

Ответ: 1024 раза.
139. Как изменится скорость реакции

Н₂О_(г) + C_(к) → Н_2(г) + CO_(г),

если: а) уменьшить объем реакционной смеси в 4 раза?

б) увеличить давление в системе в 5 раз?

Ответ: 4 раза; 5 раз.
140. Скорость реакции при 25^оС равна 0,14 моль/(л∙мин), а при 50^оС –

0,88 моль/(л∙мин). Какова энергия активации данной реакции ? Какой будет скорость данной реакции при 40^оС?

Ответ:58,8кДж/моль; 0,44 моль/л∙мин.
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Примеры решения задач
Пример 1. Константа равновесия гомогенной системы

СО (г)+Н₂О (г) ↔СО₂ (г)+Н₂ (г)

при 850°С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: ()_исх.=З моль/л, ()_исх.=2 моль/л.
Решение.При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей называется константой равновесия данной системы и выражается через равновесные концентрации участников реакции следующим образом:

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 ()_равн.== х моль/л. Согласно уравнению реакции:

х моль х моль х моль х моль

СО (г)+Н₂О (г) ↔СО₂ (г)+Н₂ (г)

1моль 1моль 1моль 1моль
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:

()_равн. = ()_равн. = х моль/л;

()_равн. = (З — х) моль/л;

()_равн. = (2 — х) моль/л.

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

1 = ,

Отсюда х = 1,2 моль/л. Таким образом, равновесные концентрации участников реакции:

()_равн. = ()_равн. =1,2 моль/л; ()_равн. = (З — 1,2) = 1,8 моль/л;

()_равн. = (2 — 1,2) = 0,8 моль/л.
Пример 2. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению

РСl₅ (г) ↔РСl₃ (г) + С1₂ (г);∆H_х.р. = + 92,59 кдж.

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции — разложения РСl₅?

Решение. Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле Шателье:

а) так как реакция разложения РСl₅ эндотермическая (∆Н_х.р.>0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение РСl₅ ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление;

в) смещения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации РСl₅ так и уменьшением концентрации РСl₃ или С1₂.
Пример 3. Равновесие в системе H_2(г)+ I_2(г)↔ 2HI_(г) установилось при следующих концентрациях участников реакции: HI – 0,05 моль/л, водорода и иода – по 0,01моль/л. Как изменятся концентрации водорода и иода при повышении концентрации HI до 0,08моль/л?

Решение. Зная равновесные концентрации участников реакции, можно рассчитать константу равновесия данной реакции:

;

При повышении концентрации HI до 0,08моль/л равновесие сместится в обратном направлении, т.е.более интенсивно начнет протекать обратная реакция
хмоль хмоль 2хмоль

H_2(г)+ I_2(г)↔ 2HI_(г)

1моль 1моль 2моль
Если убыль HI к моменту достижения нового состояния равновесия принять равной 2х моль, то прирост концентраций Н₂ и I₂ к этому моменту составит х моль; подставив новые равновесные концентрации в выражение для константы равновесия, получим:

, откуда х = 0,004,

и новые равновесные концентрации Н₂ и I₂ составят (0,01+0,004) = 0,014 моль/л.

Контрольные задания

141. В каком направлении сместится равновесие системы

СО_(г) + 3 Н_2(г) ↔ СН_4(г) + Н₂О_(г); ΔН^о₂₉₈<0
а) при повышении температуры; б) введении катализатора; в)понижении давления? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.
142. Исходные концентрации монооксида углерода и водяного пара в системе:

СО + Н₂О ↔ СО₂ + Н₂

составляли соответственно 0,09 и 0,03 моль/л. К моменту равновесия прореагировало

22% СО. Найдите равновесные концентрации остальных участников реакции и константу равновесия.

Ответ:0,02моль/л;0,07моль/л;0,01моль/л;0,57.

143. Восстановление Fe₂O₃ водородом протекает по уравнению

Fe₂O_3(к) + 3 H_2(г) ↔ 2 Fe_(к) + 3 H₂O_(г) ; ΔН^о₂₉₈ = +98,6 кДж

В каком направлении сместится равновесие системы а) при уменьшении температуры;

б) увеличении концентрации водорода; в)понижении давления? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.
144. При 509^оС константа скорости прямой реакции H_2(г)+ I_2(г)↔ 2HI_(г)

равна 0,16, а обратной - 0,0047. Напишите выражение для константы равновесия и рассчитайте ее значение.

Ответ: 34.
145. При 494^оС константа равновесия реакции 2NО _(г) +О_{2 (г)} ↔ 2NО_{2 (г)} равна 2,2. Равновесные концентрации NО и О₂ соответственно равны 0,020 и 0,030 моль/л. Вычислите их исходные концентрации.

Ответ: 0,025 моль/л; 0,0325 моль/л.
146. Как повлияет на выход SO₂ в системе:

SO_3(г) + C_(к) ↔ SO_2(г) + CO_(г)

а) уменьшение общего объема смеси; б) уменьшение концентрации SO₃; в) введение катализатора?

147. Исходные концентрации SO₂ и O₂ в системе: 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃ составили соответственно 4 моль/л и 2 моль/л, исходное давление было равно 3,039∙10⁵ Па. К моменту равновесия прореагировало 80% SО₂. Найдите равновесные концентрации всех участников реакции, константу равновесия и давление в момент равновесия.
Ответ:3,2моль/л;0,8моль/л;0,4моль/л;40;2,23∙10⁵ Па.

148. Исходная концентрация метана СН₄ в системе СН_4(г) ↔ С_(к) + 2 Н_2(г) составила 0,035 моль/л. К моменту равновесия прореагировало 80 % метана. Рассчитайте значение константы равновесия.

Ответ: 0,112.

149. Равновесие в системе N_2(г) +3H_2(г) ↔ 2NH_3(г) установилось при следующих концентрациях участников реакции: N₂ – 3 моль/л, H₂ – 7 моль/л и NH₃ – 3 моль/л. Как изменится концентрация остальных веществ при увеличении концентрации Н₂ до 10моль/л?
Ответ: 4,44 и 2,28 моль/л.
150. Как изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2С₂Н_2(г) + 3H₂O_(г) → С₃Н₆О_(г) + СО_2(г) + Н_2(г)

если уменьшить объем реактора в 2 раза? Повлияет ли это на равновесие в системе?

Ответ: 32 раза; 8 раз.
151. В каком направлении будет смещаться равновесие системы

2 СО_2(г) ↔ 2 СО _(г) + О_{2 (г)} ; ΔН^о₂₉₈ = + 566 кДж

при: а) увеличении давления в системе; б) увеличении концентрации СO; в) введении катализатора; г) уменьшении температуры? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.

152. Константа равновесия системы 2NО _(г) +О_{2 (г)} ↔ 2NО_{2 (г)} равна при некоторой температуре 2,22, а начальная концентрация NО составила 4 моль/л. Какова должна быть начальная концентрация О₂, чтобы доля окисленного NO составила 40%?

Ответ: 1,0 моль/л.

153. При каких условиях равновесие реакции

MnO_2(к) + 4HCl_(г) ↔ MnCl_2(к) + Cl_2(г)

будет смещаться в сторону образования Cl₂? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.
154. Константа равновесия реакции СО_(г)+С1_2(г) ↔ СОСl_2(г) равна 50. Равновесные концентрации СО и Cl₂ составили соответственно 0,05 и 0,02 моль/л. Найдите равновесную концентрацию СОСl₂ и исходные концентрации СО и Cl₂.

Ответ: 0,05; 0,1 и 0,07 моль/л.
155. При некоторой температуре равновесные концентрации в системе

N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г)

равны для N₂O₄ 0,15 моль/л и для NO₂ 0,08 моль/л. Как изменится концентрация NO₂ при понижении концентрации N₂O₄ до 0,10 моль/л?
Ответ: 0,065 моль/л.

156. Константа равновесия реакции СОСl_2(г) ↔ СО_(г)+С1_2(г) равна 0,02. Исходная концентрация СОCl₂ составила 0,5 моль/л. Рассчитайте равновесную концентрацию Сl₂. Какую исходную концентрацию СОCl₂ следует взять, чтобы увеличить выход хлора в 2 раза?

Ответ: 0,18 моль/л; 1,8 моль/л.

157. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

СН_4(г) + СО_2(г) ↔ 2 СО_(г) + 2 Н_2(г) ΔН^о₂₉₈>0;

Как следует изменить температуру и давление, чтобы увеличить выход водорода? Как повлияет на величину выхода водорода увеличение концентрации СО?
158. Константа равновесия системы СCl_4(г) ↔ 2Cl_{2 (г)} +C _(к) при температуре 700 К составляет 0,77. Начальная концентрация СCl₄ равна 3,2 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации участников реакции.

Ответ: 2,5 моль/л; 1,4 моль/л.
159. Константа равновесия реакции PCl₅ ↔ PCl₃ + Cl₂ равна 0,63 при 500^оС. Равновесные концентрации PCl₃ и Cl₂ одинаковы и равны 0,54 моль/л. Найдите равновесную и исходную концентрации PCl₅.

Ответ: 0,46 моль/л; 1,0 моль/л.
160. Константа равновесия системы H_2(г)+ I_2(г)↔ 2HI_(г) при некоторой температуре равна 50. Сколько молей H₂ надо взять на 1 моль I₂ , чтобы 90% последнего перевести

в HI?

Ответ: 1,55 моль.

СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
Примеры решения задач
Пример 1. Для определения относительной молекулярной массы вещества, являющегося неэлектролитом, его навеска массой 1,764 г была растворена в воде и объем раствора доведен до 100 мл. Измеренное осмотическое давление раствора оказалось равным 2,38∙10 Па при 20^оС. Рассчитайте молярную массу указанного вещества.

Решение. В растворе объемом 1 м³ масса вещества составляет 17640 г. Из уравнения Вант-Гоффа, подставляя в это выражение экспериментальные данные, получим:
г/моль
Пример 2. Навеска вещества массой 12,42 г растворена в воде объемом 500 мл. Давление пара полученного раствора при 25 ⁰С равно 3297,8 Па. Как по этим данным найти молярную массу растворенного вещества?

Решение.Для определения молярной массы растворенного вещества М₁ надо вычислить количество молей растворенного вещества ν₁, пользуясь законом Рауля:

,

где : р - давление пара над раствором;

р⁰ – давление пара над чистой водой, его значение при 25⁰С согласно табл 14

равно 3306 Па;

ν₂ = моль, после подстановки в закон Рауля получим:

; отсюда ν₁ = ν_{(вещества)} = 0,069 моль;

М₁ = г/моль
Пример 3. Раствор, содержащий 0,85 г хлористого цинка ZnС1₂ в 125 г воды, замерзает при -0,23 °С. Определите кажущуюся степень диссоциации хлористого цинка в этом растворе.

Решение.Выразим прежде всего моляльную концентрацию раствора в молях на 1000 г воды. Так как молярная масса хлористого цинка равна 136 г/моль, то

моль/кг

Для растворов электролитов величина понижения точки замерзания рассчитывается по формуле

∆t_зам. = i∙ К∙С_т

Криоскопическая постоянная К для воды из табл. равна 1,86 ^оС следовательно, изотонический коэффициент данного раствора составит:


Степень диссоциации связана с величиной изотонического коэффициента соотношением:

или 73,5%

Здесь п – количество ионов, образующихся при диссоциации молекулы ZnCl₂.

Контрольные задания

161. Давление пара воды при 10° С составляет 1227,8 Па. Сколько граммов метилового спирта СН₃ОН следует растворить в 388 г воды , чтобы понизить давление пара до 1200 Па?

Ответ: 16 г.
162. Раствор 1,15 г глицерина в 50 мл ацетона кипит при 56,6^оС. Используя табличные данные по температуре кипения чистого ацетона и его плотности, вычислите эбуллиоскопическую константу ацетона.

Ответ: 1,56.

163. Вычислите, как различаются температуры замерзания 0,5 молярных растворов глюкозы и Na₂SO₄, если считать степень диссоциации соли 100%-ной.
Ответ: на 1,86 ^оС.
164. В каких объемных отношениях надо взять воду и этиленгликоль, чтобы приготовленный из них антифриз замерзал примерно при -20^оС?

Ответ: 5 : 3.
165. Какое осмотическое давление имеет 17%-ный водный раствор сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ при 20^оС, если плотность данного раствора составляет 1,067 г/мл?



Ответ: 1,29∙10⁶ Па.
166. Экспериментальное значение степени диссоциации CaCl₂ и AlCl₃ в 0,1 m растворах приблизительно одинаково и равно 75%. Как различаются температуры кипения данных растворов?

Ответ: 100,13^оС; 100,17^оС
167. Раствор анилина С₆Н₅NH₂ в диэтиловом эфире при 25^оС имеет давление пара 67319 Па. Рассчитайте процентную концентрацию данного раствора.
Ответ: 7,2%.
168. Из скольких атомов состоит молекула йода в спиртовом растворе, если раствор 6,35 г иода в100 г этанола кипит при 78,59^оС?

Ответ: 2.
169. Давление пара раствора 58 г K₂SO₄ в 300 г воды при 100^оС равно 0,9560∙10⁵ Па. Давление пара чистой воды при 100^оС равно 1,0133∙10⁵ Па. Чему равна степень диссоциации данной соли?

Ответ: 95%.

170. Раствор, содержащий неэлектролит массой 55,4 г в 2,5 л воды, кипит при 100,16^оС. Чему равна молярная масса данного неэлектролита?

Ответ: 72 г/моль.
171. Чему равна температура замерзания 0,1М раствора ZnSO₄ , если его степень диссоциации равна 40%?

Ответ: - 0,26⁰С.
172. В каком количестве воды надо растворить 6,84 г глюкозы С₆Н₁₂О₆, чтобы давление пара воды, равное при 65^оС 250 гПа, снизилось до 248 гПа?
Ответ: 84,8 г.

173. Найдите относительную молярную массу неэлектролита, если его 10%-ный раствор замерзает при -1,15^оС.

Ответ: 180 г/моль.
174. Какое осмотическое давление будет иметь при 29^оС 4%-ный водный раствор FeCl₃, если экспериментально найденная степень диссоциации данной соли равна 58%?

Ответ: 1,72∙10⁶ Па.
175. Температура кипения раствора , полученного растворением 3,21 г NH₄Cl в 600 мл воды, равна 100,09^оС. Найдите величину степени диссоциации данной соли.

Ответ: 73%.

176. Сколько воды надо прибавить к 5 л раствора сахара, чтобы понизить его осмотическое давление в 4 раза?

Ответ: 15 л.
177. Вычислите давление насыщенного пара 1М раствора нитрата калия, имеющего степень диссоциации 61,8% и плотность 1,05 г/мл.

Ответ: 3201 Па.
178. Растворением 39,7 г мочевины (NH₂)₂CO в воде было получено 3 л раствора. Какое осмотическое давление имеет данный раствор при 5^оС и до какой температуры его надо нагреть, чтобы повысить осмотическое давление на 25 кПа?

Ответ: 5,1∙10⁵ Па; 292 К.
179. Найдите молекулярную формулу серы, зная, что температура кипения чистого бензола на 0,081^оС ниже температуры кипения 0,8%-ного раствора серы в бензоле.

Ответ: S₈.
180. Рассчитайте при 25^оС давление насыщенного пара гексана над раствором 1,6 г бутанола в 100 мл гексана.

Ответ: 19571 Па.

ИОННЫЕ РЕАКЦИИ ОБМЕНА
Примеры решения задач

Пример 1. ПР(РbSО₄) = 2,2.10^-8. Чему равна концентрация ионов Рb²⁺ и SО₄^2- в насыщенном растворе сульфата свинца и его растворимость, выраженная молярной и массовой концентрациями?