Методические указания, программа, решение типовых задач и контрольные задания для студентов заочного отделения инженерно-технических специальностей Санкт-Петербург (стр. 13 из 33)
121. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям: а) S(к) + O2 = SO2(к); б) 2SO2(г) + O2 = 2SO3(г)
Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза?
122.Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы N2 + 3Н2
2NH3. Как изменится скорость прямой реакции – образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?123.Реакция идет по уравнению N2 + О2 =2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были: [N2] = 0,049 моль/л; [О2] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NO] = 0,005 моль/л. Ответ: [N2] = 0,0465 моль/л; [О2] = 0,0075 моль/л.
124. Реакция идет по уравнению N2 + 3H2 =2NH3. Концентрации участвующих в ней веществ были: [N2] = 0,80 моль/л; [H2] = 1,5 моль/л; [NN3] = 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N2] = 0,5 моль/л. Ответ: [NН3]= 0,70 моль/л; [Н2] = 0,60 моль/л.
125. Реакция идет по уравнению Н2 + 12 = 2Н1. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: [Н2] = 0,04 моль/л; [l2] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [Н2] = 0,03 моль/л. Ответ: 3,2 • 10-4; 1,92 • 10-4.
126. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до 80oС. Температурный коэффициент скорости реакций 3.
127.Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60°С, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?
128.В гомогенной системе СО + Cl2
COCl2 равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] = 0,2 моль/л; [Cl2] = 0,3 моль/л; [СОСl2] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации хлора и СО. Ответ: К = 20; [Сl2]исх = 1,5 моль/л; [СО]исх = 1,4 моль/л.129.В гомогенной системе А + 2В
С равновесные концентрации реагирующих газов: [А] = 0,06 моль/л; [B] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К =2,5; [A]исх = 0,276 моль/л; [В]исх = 0,552 моль/л.
130.В гомогенной газовой системе А + В
С + D равновесие установилось при концентрациях: [В] = 0,05 моль/л и [С] = 0,02 моль/л. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В, Ответ: [А]исх = 0,22 моль/л; [B]исх = 0,07 моль/л.131.Константа скорости реакции разложения N2O, протекающей по уравнению 2N2O = 2N2 + O2, равна 5 • 10-4. Начальная концентрация N2O = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда разложится 50% N2O. Ответ:
1,8 • 10-2; 4,5 • 10-3.
132.Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С2О + С
2СО. Как изменится скорость прямой реакции – образования СО, если концентрацию СО2 уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?133.Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы
С + H2О(г)
CO + Н2. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?134.Равновесие гомогенной системы
4HCl(г) + O2
2Н2O(г) + 2С12(г)установилось, при следующих концентрациях ревизующих веществ: [Н2О]р = 0,14 моль/л; [Cl2]p = 0,14 моль/л; [НС1]р = 0,20 моль/л; [О2]р = 0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: [НС1]исх = 0,48 моль/л; [О2]исх =0,39 моль/л.
135. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы
СО(г) + Н2О(г)
СО2(г) + Н2(г)если равновесные концентрации реагирующих веществ: [СO]р = 0,004 моль/л; [Н2О]р = 0,064 моль/л; [СО2]р = 0,016 моль/л; [Н2]р = 0,016 моль/л. Чему равны исходные концентрации воды и СО? Ответ: К = 1; [Н2О]исх = 0,08 моль/л; [С0]исх = 0,02 моль/л.
136.Константа равновесия гомогенной системы СО(г) + H2O(г)
СО2 + Н2(г) при некоторой температуре равна 1. Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: [СО]исх =0,10 моль/л; [H2O]исх = 0,40 моль/л. Ответ: [СО2]р = [H2]p = 0,08 моль/л; [СО]р = 0,02 мочь/л; [Н2О]р = 0,32 моль/л.137.Константа равновесия гомогенной системы N2 + 3Н2
2NН3 при некоторой температуре равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота. Ответ: [N2]р = 8 моль/л; [N2]исх =8,04 моль/л.138.При некоторой температуре равновесие гомогенной системы 2NO + О2
2NO2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO]p = 0,2 моль/л; [O2]p = 0,1 моль/л; [NO2]p = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О2. Ответ: К = 2,5; [NO]исх =0,3 моль/л; [О2]исх = 0,15 моль/л.139.Почему при изменении давления смещается равновесие системы N2 + 3Н2
2NН3 и не смещается равновесие системы N2 + О2 2NО? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.140. Исходные концентрации [NО]исх и [Cl2]исх в гомогенной системе 2NO + Cl2
2NOCl составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% NO. Ответ: 0,416.Способы выражения концентрации раствора
Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.
Пример 1. Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (СM); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (См) концентрации раствора Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр T этого раствора?
Решение: а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно,
100 – С%
б) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения:
300 – 18
Молярность раствора получим делением числа граммов Н3РО4 в 1 л раствора на мольную массу Н3РО4 (97,99 г/моль):
СМ= 61,86/97,99 = 0,63 М;
в) эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.
Так как эквивалентная масса НзРО4 = М/3 = 97,99/3 =32,66 г/моль, то
СН = 61,86/32,66 = 1,89 н.;
г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 100 г растворителя. Массу Н3РО4 в 1000 г растворителя находим из соотношения:
1000 – х
Отсюда СМ = 63,83/97,99 =0,65 м.
Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см3.
Зная нормальность раствора и, эквивалентную массу (mЭ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле:
Т = СНmЭ/1000.
Пример 2. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?
Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.:
V1/V2 = CH2/CH1 или V1CH1 = V2CH2.