 |
3. Решение задач на тему «Термодинамические потенциалы. Химическое равновесие».
|
|
|
|
3. Решение задач на тему «Термодинамические потенциалы. Химическое равновесие».
3-1. Используя справочные данные, рассчитайте Δ Go при 25 оС для химической реакции: 4HCl(г) + O2(г) = 2Cl2(г) + 2H2O(ж).
3-2. Используя справочные данные, рассчитайте Δ Go при 25 оС для химической реакции: CO2(г) + 4H2(г) = CH4(г) + 2H2O(ж).
3-3. Используя справочные данные, рассчитайте стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца Δ Go и Δ Fo при 300 оС для химической реакции:
CO(г) + 3H2(г) = CH4(г) + H2O(г).
Может ли эта реакция протекать самопроизвольно при данной температуре?
3-4. Константа равновесия реакции образования НС1 при некоторой температуре равна единице. Определите состав (в мольных процентах) равновесной реакционной смеси, полученной из 2 лводорода и 3 лхлора.
3-5. При некоторой температуре и давлении 101, 3 кПа степень диссоциации йодоводорода на водород и йод равна 22%. Определите значение КР и Кс.
3-6. При 50 °С и давлении 34, 8 кПа степень диссоциации N2O4 на NO2 равна 63%. Определите значение КР и Кс.
3-7. Вычислите, под каким давлением степень диссоциации N2O4 при 50 °С будет равна 50%, если КР = 92 000.
3-8. Для реакции С + Н2О « СО + Н2 при температуре 700 °С и давлении 101, 3 кПа доля СО в равновесной системе составляет 0, 418. Определите при этой температуре КР.
3-9. Железопаровой способ производства водорода основан на реакции:
Н2О + Fe « FeO+ Н2.
При температуре 700 °С и давлении 101, 3 кПа в равновесной смеси содержится 63% Н2. Определите Кр.
3-10. Константа равновесия реакции H2+I2«2HI при температуре 420 °С равна 50. Будет ли происходить образование йодоводорода в газовой смеси, состоящей из водорода, йода и йодоводорода, если концентрации этих веществ имеют следующие значения:
а) С(Н2) = 2 моль/л, С(I2) = 5 моль/л, С(HI) = 10 моль/л;
|
|
|
б) С(Н2) = 1, 5 моль/л, С(I2) = 0, 25 моль/л, С(HI) = 5 моль/л;
в) С(Н2) = 1 моль/л, С(I2) = 2 моль/л, С(HI) = 10 моль/л?
3-11. Определите тепловой эффект реакции диссоциации природного магнезита
MgCO3 « MgO+CO2, если давление диссоциации при 487 °С равно 1720 Па, апри 537 °С равно 2410 Па.
4. Задачи для аудиторной самостоятельной работы.
4-1. Вычислите КР реакции FeO + СО « Fе+СО2 при 1000 °К и давлении 101, 3 кПа, если равновесная смесь газов содержит 39% СО2.
4-2. В закрытом сосуде при постоянной температуре смешано 2 мольазота и 6 мольводорода. В результате реакции к моменту наступления равновесия прореагировало 10% первоначального количества азота. Как изменится в этом случае давление по сравнению с первоначальным?
4-3. Константа равновесия для реакции Н2+I2 « 2HI при 445 °С равна 50. Сколько моль водорода надо взять на 1 мольйода, чтобы 90% последнего превратить в йодоводород?
4-4. При нагревании смеси углекислого газа и водорода в закрытом сосуде устанавливается равновесие СО2 + Н2 « СО + Н2О. Константа равновесия при 850 °С равна единице. Сколько процентов углекислого газа подвергнется превращению в оксид углерода (II) при 850 °С, если смешать 1 мольСО2 и 5 мольН2?
4-5. При синтезе аммиака в определенных условиях в равновесии находятся: 1 мольводорода, 2 мольазота и 8 мольаммиака. Рассчитайте константу равновесия Kс. Во сколько раз исходные количества азота и водорода больше равновесных их количеств?
4-6. Определите константу равновесия реакции SO2+1/2O2 « SO3 при температуре 700 °К, если известно, что при температуре 500 °К Кр= 2, 138× 103, а тепловой эффект реакции в этом температурном интервале равен -97 970 Дж.
5. Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы.
5-1. Равновесие реакции Н2+Br2 « 2HBr установилось при некоторой температуре при следующих равновесных концентрациях: С(Н2) = 0, 5 моль/л; С(Вг2)= 0, 1 моль/л; С(НВг) = 1, 6 моль/л. Найдите Кс. Определите исходные концентрации водорода и брома.
|
|
|
5-2. При 1273 К и общем давлении 3039 кПа в равновесной смеси
CO2 + C « 2CO
содержится 17% (по объему) CO2. Сколько процентов CO2 будет содержаться в газе при общем давлении 2026 кПа? При каком давлении в газе будет содержаться 25% CO2?
5-3. При 2000oC и общем давлении 101, 3 кПа 2% воды диссоциировано на водород и кислород. Рассчитать константу равновесия реакции
H2O(г) « H2(г) + 1/2O2(г) при этих условиях.
5-4. Константа равновесия реакции CO(г) + H2O(г) « CO2(г) + H2(г) при 500oC равна Kp = 5, 5. Смесь, состоящая из 1 моль CO и 5 моль H2O, нагрели до этой температуры. Рассчитать мольную долю H2O в равновесной смеси.
5-5. Константа равновесия реакции N2O4(г) « 2NO2(г) при 25 oC равна Kp = 0, 143. Рассчитать давление, которое установится в сосуде объемом 1 л, в который поместили 1 г N2O4 при этой температуре.
5-6. Сосуд объемом 3 л, содержащий 1, 79·10–2 моль I2, нагрели до 973 K. Давление в сосуде при равновесии оказалось равно 49, 6 кПа. Считая газы идеальными, рассчитать константу равновесия при 973 K для реакции I2 (г) « 2I (г).
5-7. Для реакции PCl5(г) « PCl3(г) + Cl2(г) при 250oC Δ rGo = –2508 Дж . моль–1. При каком общем давлении степень превращения PCl5 в PCl3 и Cl2 при 250o C составит 30%?
5-8. Для реакции 2HI(г) « H2(г) + I2(г) константа равновесия KP = 1, 83× 10–2 при 698, 6 К. Сколько граммов HI образуется при нагревании до этой температуры 10 г I2 и 0, 2 г H2 в трехлитровом сосуде? Чему равны парциальные давления H2, I2 и HI?
5-9. Сосуд объемом 1 л, содержащий 0, 341 моль PCl5 и 0, 233 моль N2, нагрели до 250oC. Общее давление в сосуде при равновесии оказалось равно 2971 кПа. Считая все газы идеальными, рассчитать константу равновесия при 250oC для протекающей в сосуде реакции PCl5(г) = PCl3(г) + Cl2(г).
5-10. Константа равновесия реакции CO(г) + 2H2(г) « CH3OH(г) при 500 K равна KP = 6, 09·10–3. Рассчитать общее давление, необходимое для получения метанола с 90% выходом, если CO и H2 взяты в соотношении 1: 2.
|
|
|
