 |
|
Примеры решения задач
Пример 1
Определите среднюю скорость реакции СО + 2SО3 = СS2 + 4О2, если через 20 с. после начала реакции молярная концентрация сероуглерода составляла 0,25 моль/л, а через 75 с. стала равна 0,31 моль/л.
| Дано: t1= 20 с. t2= 75 с. С1(СS2) = 0,25 моль/л С2(СS2) = 0,31 моль/л | Решение Для определения средней скорости реакции воспользуемся выражением (7.1) |
| Vср = ? | С2– С1 0,31 – 0,25 Vср = ¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 0,0011 моль/(л·с.) t2– t1 75 – 20 |
Ответ: Vср = 0,0011 моль/(л•с).
Пример 2
Реакция между веществами А и В протекает по уравнению 2А + В = С. Исходные концентрации веществ А и В составляют 6 моль/л и 4 моль/л соответственно. Константа скорости реакции k = 0,05. Вычислите скорость химической реакции в момент, когда в реакционной смеси концентрация вещества В составляет 3 моль/л.
| Дано: СА1 = 6 моль/л СВ1 = 4 моль/л СВ2 = 3 моль/л k = 0,05 | Решение 2А + В = С Расчет скорости реакции проводим по закону действия масс V = k • СA2 • СB |
| V = ? |
Для вычисления скорости реакции необходимо знать концентрации реагирующих веществ. Концентрация СВ2 известна из условия задачи. Чтобы найти СА2, определим, какое количество вещества А вступило в реакцию к моменту, когда концентрация вещества В составила 3 моль/л. Из уравнения процесса следует, что 2 моля вещества А взаимодействуют с 1 молем вещества В. Следовательно, расход вещества А вдвое превысит расход вещества В, т.е.
DСА= 2DСВ
DСВ = СВ1 – СВ2 = 4 – 3 = 1 (моль/л)
СА2 = СА1 – DСА = 6 – 2•1= 4 (моль/л)
V = 0,05 • 42 • 3 = 2,4 моль/(л•с.)
Ответ: V = 2,4 моль/(л•с).
Пример 3
При температуре 450 0С в реакционном сосуде установилось равновесие НСНО Û Н2 + СО. Вычислите константу равновесия, если начальная концентрация формальдегида равна 0,9 моль/л, а равновесная концентрация водорода составляет 0,15 моль/л.
| Дано: НСНО = 0,9 моль/л [Н2] = 0,15 моль/л | Решение НСНО Û Н2 + СО Для вычисления константы равновесия воспользу- |
| К = ? | емся выражением (7.4): |
[Н2] • [СО]
K = ¾¾¾¾
[НСНО]
При нахождении равновесных концентраций формальдегида НСНО и оксида углерода (II) учтем, что разложение 1 моля формальдегида приводит к образованию 1 моля водорода и 1 моля оксида углерода (II). Таким образом, при образовании 0,15 моля Н2 образуется 0,15 моля СО и расходуется 0,15 моля НСНО.
[СО] = [Н2] = 0,15 (моль/л), тогда [НСНО] = 0,9 – 0,15 = 0,75 (моль/л)
0,15•0,15
K = ¾¾¾¾ = 0,03
0,75
Ответ: K = 0,03
*************************
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Вариант 1
1. В ходе реакции, протекающей по уравнению 2А + 3В = С, за определенный период времени концентрация вещества А уменьшилась на 0,05 моль/л. Как при этом изменилась концентрация вещества В?
2. Две реакции при 300 К протекают с одинаковой скоростью. Температурные коэффициенты скорости первой и второй реакций равны соответственно 2 и 3. Каким будет соотношение скоростей этих реакций при 330 К?
3. В системе CaC2 + N2 Û Ca(CN)2 + C (DН <0) установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при понижении температуры на 40 0С?
Вариант 2
1. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO2 по реакции 2NO(Г.) + О2(Г.) = 2NO2(Г.) возросла в 500 раз?
2. Некоторая реакция при 30 0С протекает за 1 час. Сколько времени потребуется для завершения этой реакции при 60 0С (g = 3)?
3. В системе NH3 + HCl Û NH4Cl; DН < 0 установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при понижении температуры?
Вариант 3
1. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций в системе 2NO Û 2NO + Cl2 при увеличении давления в 3 раза?
2. Реакция при 0 0С завершается за 1 с., γ = 2. При какой температуре реакция закончится за 100 секунд?
3. Как повлияет разбавление смеси реагирующих газов в два раза на состояние равновесия системы Н2(Г.) + Вr2(Г.) Û 2НВr(Г.)?
Вариант 4
1. Рассчитайте, как изменится скорость прямой реакции 4NН3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О, если увеличить давление в системе в 2 раза?
2. При 25 0С реакция заканчивается за 4 минуты. Через какое время завершится данная реакция, если ее проводить при 45 0С (g = 3)?
3. Вычислите, в какую сторону сместится равновесие в системе CО2 + Н2 Û CО + Н2О при увеличении концентрации водорода в 2 раза.
Вариант 5
1. В системе Н2 + 12 Û 2Н1 концентрацию водорода увеличили с 0,1 моль/л до 0,3 моль/л, а концентрацию йода с 0,05 моль/л до 0,25 моль/л. Как изменилась скорость прямой реакции?
2. При увеличении температуры от 37 до 67 0С скорость химической реакции возросла в 8 раз. Определите температурный коэффициент скорости реакции.
3. Определите, как изменятся скорости прямой и обратной реакций и в какую сторону сместится равновесие в системе N2O3 Û NO + NO2 при понижении давления в 3 раза?
Вариант 6
1. Реакция идет согласно уравнению 2NO + Cl2 Û 2NOС1. Исходные концентрации равны [NO]0 = 0,4 моль/л, [Cl2]0 = 0,3 моль/л. Как изменится скорость реакции, когда успеет прореагировать половина оксида азота?
2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры реакционной смеси на 30 0С, если температурный коэффициент равен 2?
3. В системе NO Û 0,5N2 + 0,5O2; DН < 0 установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при повышении температуры на 25 0С?
Вариант 7
1. Как изменится соотношение скоростей прямой и обратной реакций в системе 2NO + О2 Û 2NO2 при увеличении давления в 4 раза?
2. Две реакции протекают при 35 0С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент первой реакции равен 2, а второй – 3. Найдите отношение скоростей этих реакций при 75 0С.
3. В системе установилось равновесие 2O3 Û 3О2. В какую сторону оно сместится при понижении давления?
Вариант 8
1. Во сколько раз следует увеличить концентрацию кислорода, чтобы скорость реакции Р(ТВ.) + 3O2(Г.) = Р4О6(Г.) увеличилась в 27 раз при уменьшении массы фосфора в 3 раза?
2. Вычислите, при какой температуре реакция закончится за 20 минут, если при 30 0С на это требуется 3 часа. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.
3. В какую сторону сместится равновесие в системе H2 + Cl2 Û 2HCl при уменьшении концентрации хлороводорода?
Вариант 9
1. Как изменится скорость прямой реакции 2NO2 = 2NO + O2 при уменьшении концентрации NO2 в 2 раза?
2. При уменьшении температуры на 30 0С скорость реакции уменьшилась в 15,6 раза. Найдите g для данной реакции.
3. В системе установилось равновесие N2(Г.) + O2(Г.) Û 2NO(Г.). В какую сторону оно сместится при повышении давления в 5 раз?
Вариант 10
1. Как изменится скорость реакции СаСО3(тв) = СаО(тв) + СО2(г), если уменьшить количество СаСО3 в 4 раза?
2. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,5. Как изменится скорость этой реакции, если повысить температуру на 40 0С?
3. В какую сторону сместится равновесие при понижении давления в системе N2 + 3H2 Û 2NH3?
Вариант 11
1. Как изменится скорость прямой реакции по сравнению со скоростью обратной реакции в системе 2NOС1 Û 2NO + Cl2 при увеличении давления в 2 раза?
2. Некоторая реакция при 40 0С протекает за 1 час. Сколько времени потребуется для завершения этой реакции при 20 0С, если температурный коэффициент равен 2,5?
3. Как отразится на состоянии равновесия повышение давления в два раза в системе 2NOCl(Г.) Û 2NO(Г.) + Cl2(Г.)?
Вариант 12
1. Как изменится скорость прямой реакции 2NO + О2 = 2NO2 при разбавлении смеси реагирующих газов в 3 раза?
2. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,0. Как изменится скорость этой реакции, если понизить температуру на 30 0С?
3. Какое требуется оказать воздействие на систему 2СО + О2 Û 2СО2, чтобы сместить состояние равновесия вправо?
Вариант 13
1. Реагирующую смесь разбавили в 6 раз. Во сколько раз уменьшится скорость реакции Сl–+ HClO = Cl2 + ОН– ?
2. Две реакции протекают при 20 0С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент первой реакции равен 3, а второй – 2,5. Найдите отношение скоростей этих реакций при 50 0С.
3. В системе установилось равновесие NH3 + HСl Û NH4Cl (DН < 0). Какие изменения произойдут в системе при повышении температуры?
Вариант 14
1. Как изменится соотношение скоростей прямой и обратной реакций в системе 2NO + О2 Û 2NO2 при увеличении давления в 3 раза?
2. Как изменится скорость реакции при понижении температуры реакционной смеси на 40 0С, если температурный коэффициент равен 3?
3. Как повлияет разбавление смеси реагирующих газов в три раза на состояние равновесия системы Н2(Г.) + Сl2(Г.) Û 2НСl(Г.)?
Вариант 15
1. Исходные концентрации веществ А и В в реакции 2А + В = С составляют 4 моль/л и 3 моль/л соответственно. Константа скорости реакции k = 0,05. Вычислите скорость химической реакции в момент, когда в реакционной смеси концентрация вещества В составляет 1,5 моль/л.
2. При увеличении температуры от 50 до 90 0С скорость химической реакции возросла в 81 раз. Определите g для данной реакции.
3. В какую сторону при понижении давления сместится равновесие в системе СО2(Г.) + Н2(Г.) Û СО(Г.) + Н2O(Г.)?