Скорость химических реакций. Катализ и химическое равновесие (стр. 3 из 3)
В результате проделанных опытов мы убедились в том, что на скорость химических реакций оказывают влияние множество факторов, таких как температура, давление, концентрация реагирующих веществ, наличие катализатора, площадь поверхности и т.д. Кроме того, вышеперечисленные факторы способны влиять на смещение химического равновесия в сторону прямой или обратной реакции.
1. Составить уравнения скоростей реакций:
2N2O3 + O2 ↔ 2N2O4;
vпр=k1a2b; vобр =k2c2.
2Me + O2 → 2MeO;
v =k·a2b.
2. Как изменится скорость реакции CO +H2O → CO2 + H2, протекающей в закрытом сосуде при T=313˚С, если давление увеличить в четыре раза.
Решение:
увеличение давления в 4 раза равносильно увеличению молярных концентраций веществ в 4 раза.
v1 = k·(4a)(4b)=16v.
Скорость реакции возрастёт в 16 раз.
3. Реакция окисления NOвыражается следующим уравнением:
2NO + O2 → 2NO2.
Начальная концентрация NO равна 0,3 моль/л, а кислорода – 0,15 моль/л. Как изменится скорость реакции, если увеличить концентрацию NO до 1,2 моль/л, а кислорода – до 0,6 моль/л.
Решение:
Скорость реакции до изменения параметров:
v1 = k(0,3)2(0,15) = 0,0135.
Скорость реакции после изменения параметров:
v2 = k(1,2)2(0,6) = 0,864.
v2/v1 = 64.
Скорость реакции возрастёт в 64 раза.
4. При нагревании водорода и йода в закрытом сосуде до 444˚С обратимо протекает реакция по уравнению H2 + I2 ↔ 2 HI.
Равновесная смесь при этой температуре содержит 5,64 моль HI, 0,12 моль I2 и 5,28 моль H2. Вычислим константу равновесия реакции и исходные концентрации водорода и йода.
Решение:
Так как реакция проходит в закрытом сосуде, можно записать:
с1:c2:c3 = N1:N2:N3.
По закону сохранения массы:
0,12 моль·2 г/моль + 5,28 моль·254 г/моль +5,64 моль·2·128 г/моль = X·2 г/моль +Y·254 г/моль.
0,12/X=5,28/Y,
где X – количество водорода, Y – количество йода.
Решив систему уравнений, получим:
X=0,25 моль, Y=10,96 моль.
Концентрации соответственно равны 0,25 моль/л и 10,96 моль/л.
5. Константа равновесия реакции
CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O
при некоторой температуре равна 4. Определить состав смеси при равновесии, если в реакцию введены 1 моль кислоты и 2 моль спирта.
На основании закона сохранения массы:
60 г/моль·1 моль+ 34 г/моль·2 моль = 60 г/моль·A моль + 34 г/моль·2·B моль + 88 г/моль·C моль+18 г/моль·D моль, где А, В, С, D – количества веществ после реакции.
На основании данных задачи:
4 = AB/CD;B =2A;
88/C = 18/D.
Решив систему уравнений, получим:
A = 0,6 моль; B = 1,2 моль; C = 1,34 моль; D = 0,274 моль.
Ответ: 0,6 моль CH3COOH, 1,2 моль C2H5OH, 1,34 моль CH3COOC2H5, 0,274 моль H2O.
6. Константа равновесия Kp реакции синтеза аммиака
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
при 350˚С равна 2,32·1013. Вычислить Kc при этой температуре.
Решение:
T = 623 K;
Kc = Kp/(RT)6 = 2,32·1013/(8,314·623)6 = 1,2·10-9.
Ответ: Kc = 1,2·10-9.
7. При 550˚С и 1,01325·105 Па степень диссоциации фосгена на оксид углерода и хлор равна 77%. Реакция протекает по уравнению
COCl2 ↔ CO +Cl2.
Определить Kpи Kc, если исходная концентрация фосгена 1 кмоль/м3.
Решение:
T = 823 K.
После реакции концентрация фосгена стала равной 0,23 кмоль/м3, а концентрации углекислого газа и хлора стали равными 0,77 кмоль/м3.
Следовательно, Kp = (0,23 + 0,77 + 0,77)· 1,01325·105 = 1,79·105;
Kc = Kp/(8,314·823)3 = 5,59·10-7.
Ответ: Kc = 5,59·10-7; Kp = 1,79·105.