Как найти исходную концентрацию через константу равновесия

Как определять исходную концентрацию вещества

Вещества, вступающие в химическую реакцию, претерпевают изменения состава и строения, превращаясь в продукты реакции. Концентрация исходных веществ уменьшается вплоть до нуля, если реакция идет до конца. Но может протекать обратная реакция, когда продукты распадаются на исходные вещества. В таком случае устанавливается равновесие, когда скорость прямой и обратной реакции становится одинаковой. Разумеется, равновесные концентрации веществ будут меньше исходных.

Инструкция

Произошла химическая реакция по схеме: А + 2Б = В. Исходные вещества и продукт реакции – газы. В какой-то момент установилось равновесие, то есть, скорость прямой реакции (А + 2Б = В) сравнялась со скоростью обратной (В = А + 2Б). Известно, что равновесная концентрация вещества А равна 0,12 моль/литр, элемента Б – 0,24 моль/литр, а вещества В – 0,432 моль/литр. Требуется определить исходные концентрации А и Б.

Изучите схему химического взаимодействия. Из нее следует, что один моль продукта (элемента В) образовывался из одного моля вещества А и двух молей вещества Б. Если в одном литре реакционного объема образовывалось 0,432 моля элемента В (по условиям задачи), то, соответственно, одновременно расходовалось 0,432 моля вещества А и 0,864 моля элемента Б.

Вам известны равновесные концентрации исходных веществ: [A] = 0,12 моль/литр, [Б] = 0,24 моль/литр. Прибавив к этим величинам те, которые были израсходованы в ходе реакции, вы получите величины исходных концентраций: [A]0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/литр; [Б]0 = 0,24 + 0,864 = 1,104 моль/литр.

Также вы можете определить исходные концентрации веществ с помощью константы равновесия (Кр) – отношения произведений равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ. Константа равновесия рассчитывается по формуле: Кр = [C]n [D]m /([A]0x[B]0y), где [C] и [D] – равновесные концентрации продуктов реакции С и D; n, m – их коэффициенты. Соответственно, [A]0, [В]0 – равновесные концентрации элементов, вступающих в реакцию; x,y – их коэффициенты.

Зная точную схему протекающей реакции, равновесную концентрацию хотя бы одного продукта и исходного вещества, а также величину константы равновесия, можно записать условия этой задачи в виде системы двух уравнений с двумя неизвестными.

Пример.
В системе А _(г.)
+ 2В _(г.)
= С _(г.)
равновесные концентрации равны: [A] =
0,06 моль/л; [B] = 0,12 моль/л; [C] = 0,216 моль/л.
Найти константу равновесия реакции и
исходные концентрации веществ А и В.

Решение:
Константа равновесия данной реакции
выражается уравнением

Подставляя
в него данные задачи, получаем

Для
нахождения исходных концентраций
веществ А и В учтем, что, согласно
уравнению реакции, из 1 моль А и 2 моль В
образуется 1 моль С. Поскольку по условию
задачи в каждом литре системы образовалось
0,216 моль вещества С, то при этом было
израсходовано 0,216 моль А и 0,216·2 = 0,432 моль
В.

Исходные вещества	А	В	С
Равновесные концентрации	[A]p = 0,06 моль/л	[B]р = 0,12 моль/л	[C]р = 0,216 моль/л
Соотношение реагирующих веществ	1	2	1
Количество израсходованного/обра- зовавшегося вещества в 1 л	0,216	0,216 ∙ 2 = 0,432	0,216
Исходные концентрации	[A]0 = 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л	[B]0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/л	0

Таким
образом, исходные концентрации равны:
[A]₀
= 0,276 моль/л;

[B]₀
= 0,552 моль/л.

1.5 Направление смещения равновесия

Пример.
В каком направлении сместится равновесие
в системах

а)
СО _(г.)
+ Cl_2
(г.)
↔ СОСl_2
(г.),

б)
Н_2
(г.)
+ I_2
(г.)
↔ 2 HI _(г.),

если
при неизменной температуре увеличить
давление путем уменьшения объема газовой
смеси?

Решение:
а) протекание реакции в прямом направлении
приводит к уменьшению общего числа
молей газов, т.е. к уменьшению давления
в системе. Поэтому, согласно принципу
Ле-Шателье, повышение давления вызывает
смещение равновесия в сторону прямой
реакции;

б)
протекание реакции не сопровождается
изменением числа молей газов и не
приводит, следовательно, к изменению
давления. В этом случае изменение
давления не вызывает смещения равновесия.

1. Задачи для самостоятельного решения

2.1
Написать выражение скорости химических
реакций, протекающих

по схеме 2А +
В
= С, если а) А и В – газообразные вещества;

б)
А – твердое вещество, В – газ.

1. Написать
   выражение для скорости химических
   реакций:

2Al_(к)
+ 3Br₂
= 2AlBr_3(г);
СО_2(г)
+ С_(к)
= 2СО_(r);

2Mg_(к)
+
O_2(г)
= 2Mg_(к);
2NО_(г)
+
О_2(
г)
= 2NО_2
(г).

1. Написать
   выражение скорости химических реакций,
   протекающих
   между а) водородом и кислородом;
   б)
   азотом и водородом;

в)алюминием
и кислородом; г) раскаленным углем и
водяным

паром.

1. Написать
   выражение скорости химической реакции,
   протекающей в гомогенной системе
   А
   + 2В = С, и определить, во сколько раз
   увеличится скорость реакции, если:
   а)концентра­ция А увеличится в 2
   раза;

б)
концентрация В увеличится в 3 раза; в)
концентрация А и В увеличится в 2 раза.

1. Написать
   выражение скорости реакций, протекающих
   между:

a)
aзотом
и кислородом; б)водородом и кислородом;
в) оксидом азота
(II)
и кислородом; г) диоксидом углерода и
раскаленным углем.

1. Написать
   выражение скорости реакций, протекающих
   по схеме A
   +
   В =
   AB,
   если:
   a)
   A
   и В – газообразные вещества; б) А
   и В- вещества, находящиеся в растворе;
   в) А-твердое вещество, а В – газ или
   вещество, находящееся
   в растворе.

2. Написать
   выражение скорости химической реакции,
   протекающей в гомогенной системе по
   уравнению А + 2В = АВ₂,
   и определить, во сколько раз увеличится
   скорость этой реакции, если: а) концентрация
   А увеличится в 2
   раза; б)
   концентрация В увеличится в 2
   раза; в)
   концентрация обоих веществ увеличится
   в 2
   раза.

3. Реакция
   протекает по схеме 2А + 3В = С. Концентрация
   вещества А уменьшилась на 0,1 моль/л.
   Каково при этом изменение концентрации
   вещества В?

4. В
   реакции С + О₂
   = СО₂
   концентрация кислорода увеличена в 4
   раза. Во сколько раз возрастет скорость
   реакции?

1. Написать
   уравнение скорости реакции
   С + О₂
   = СО₂
   и определить, во сколько раз увеличится
   скорость реакции при увеличении
   концентрации кислорода в три раза.

2. Реакция
   между оксидом азота (II)
   и хлором протекает по уравнению 2NO+Cl₂
   ↔ 2NOCl.
   Как
   изменится скорость реакции при
   увеличении: а)концентрации оксида азота
   в два раза; б)концентрации хлора в два
   раза; в)концентрации обоих веществ в
   два раза?

3. В
   реакции С + 2Н₂=
   СН₄
   концентрация водорода увеличится в 2
   раза. Во сколько раз возрастет скорость
   реакции?

4. Как
   изменится скорость прямой реакции N₂
   + 3Н₂↔
   2NH₃,
   если объем газовой смеси уменьшить в
   2 раза?

5. Во
   сколько раз следует увеличить концентрацию
   оксида углерода в системе 2СО = СО₂
   + С, чтобы скорость реакции увеличилась
   в четыре раза?

1. Во
   сколько раз следует увеличить концентрацию
   водорода в системе N₂
   +
   3Н₂
   ↔
   2NН₃,
   чтобы
   скорость реакция возросла в 100 раз?

2. Как
   изменится скорость реакции СО + Cl₂
   ↔ COCl₂,
   если объем системы: а) уменьшить
   вдвое; б) увеличить втрое?

3. Как
   изменится скорость реакции 2NО
   + O₂
   ↔ 2NO₂,
   если объем газовой смеси уменьшить в
   три раза?

4. Как
   изменится скорость реакции Na₂S₂O₃
   = Na₂SO₄
   +
   H₂SO₄+S,
   если:
   а)реагирующую смесь разбавить в три
   раза; б) повысить концентрацию Na₂S₂O₃
   
   в
   два раза, а серной кислоты – в три раза;
   в) понизить концентрацию Na₂S₂O₃
   
   в
   два раза, а серной кислоты повысить в
   два раза?

5. Во
   сколько раз необходимо увеличить
   концентрацию углекислого газа, чтобы
   скорость реакции СО₂
   + С = 2СО возросла в 3 раза?

1. Как
   изменится скорость реакции N₂
   +
   3H₂
   ↔ 2NH₃
   , если объем газовой смеси увеличить в
   два раза?

2. Во
   сколько раз надо изменить давление
   газовой смеси для того, чтобы увеличить
   скорость реакции 2SО₂
   + О₂
   ↔ 2SО₃
   
   в
   27 раз?

3. Как
   изменится скорость реакции 2NО
   + O₂
   ↔ 2NO₂,
   если
   давление этой химической системы,
   находящейся в замкнутом сосуде, увеличить
   в два раза?

4. Как
   надо повысить давление в некоторой
   газовой химической системе

А
+ В ↔ С для того, чтобы скорость реакции
образования вещества С возросла в 33
раза?

1. Во
   сколько раз следует увеличить давление,
   чтобы скорость образования NO₂
   по реакции 2NO
   + O₂
   ↔
   2NO₂
   возросла в 1000 раз?

2. К
   некоторому моменту времени скорость
   реакции А + B
   ↔ C
   уменьшилась в 100 раз. Как изменились
   концентрации веществ А и В (начальные
   концентрации веществ А и В были равны
   между собой)?

3. Константа
   скорости реакции омыления этилового
   эфира уксусной кислоты едким натром

CH₃COOС₂H₅
+ NaOH
= CH₃COONa
+ C₂H₅OH

при
10⁰C
равна
2,38, если время выражено в минутах. Найти
скорость реакции в начальный момент,
если смешать

а)1л
0,5 М раствора эфира и 1 л 0,5 М раствора
едкого натра;

б)4
л 0,2 раствора эфира с 4 л 0,5 М раствора
едкого натра.

1. Константа
   скорости взаимодействия окиси углерода
   и хлора при
   27⁰С
   равна 0,18, если время выражено в минутах.
   Найти отношение скоростей в начальный
   момент реакции и в момент, когда половина
   исходных веществ вступила в реакцию,
   если взяты эквимолекулярные количества
   окиси углерода и хлора, а объем, занимаемый
   газами, не изменяется.

2. На
   сколько градусов следует повысить
   температуру, чтобы скорость реакции
   возросла в 8 раз (γ
   =
   2)?

3. Во
   сколько раз увеличится скорость реакции,
   если температура повысилась на 30⁰С,
   а γ
   =
   3?

1. При
   повышении температуры на 60°С скорость
   реакции увеличилась в 4000 раз. Вычислить
   γ.

1. При
   повышении температуры на 42°С скорость
   реакции увеличилась в 320 раз. Вычислить
   γ.

2. Скорость
   химической реакции возросла в 124 раза,
   γ = 2,8.

На
сколько градусов была повышена
температура?

1. Во
   сколько раз увеличится константа
   скорости химической реакции при
   повышении температуры на 40⁰С,
   если γ
   = 3,2?

2. На
   сколько градусов следует повысить
   температуру системы, чтобы скорость
   протекающей в ней реакции возросла в
   30 раз (γ=2,5)?

3. При
   повышении температуры на 50⁰С
   скорость реакции возросла в 1200 раз.
   Bычиcлить
   γ.

4. Вычислить
   γ
   реакции,
   если константа скорости её при 120°С
   составляет 5,88 
   10^-4,
   а при 170⁰С
   равна 6,7 
   10^-2
   с^-1.

5. Примем
   скорость некоторой химической реакции
   при 0°С
   за
   единицу. Чему будет равна скорость той
   же реакции при 200°С,
   если
   принять температурный коэффициент
   скорости равным 3?

6. Скорость
   некоторой реакции при 100°С равна единице.
   Во сколько раз медленнее будет протекать
   та же реакция при 10°С
   (температурный коэффициент скорости
   принять равным? 2) Если реакция протекает
   практически до конца при 100⁰С
   за
   10 с, то сколько времени для той же реакции
   понадобится при 10⁰С?

7. Некоторая
   реакция при 0⁰С
   протекает практически до конца за 4,5
   часа (около 16384с = 2¹⁴с).
   При какой температуре реакция пройдет
   практически до конца в 1с (температурный
   коэффициент принять равным 2)?

1. Температурный
   коэффициент скорости некоторых
   ферментативных процессов достигает
   семи. Принимая скорость ферментативного
   процесса при 20⁰С
   за единицу, указать, чему могла бы быть
   равна скорость этого процесса при 50⁰С.

2. Две
   реакции при 283К протекают с одинаковой
   скоростью. Температурный коэффициент
   скорости первой реакции равен 2,5,
   второй-3. Как будут относиться скорости
   реакций, если первую провести при 350К,
   а вторую – при 330К?

3. При
   какой температуре реакция закончится
   за 45 мин, если при 293К на это требуется
   3 часа? Температурный коэффициент
   скорости реакции равен 3,2.

4. На
   сколько надо повысить температуру,
   чтобы скорость реакции возросла в 90
   раз? Температурный коэффициент равен
   2,7.

5. Температурный
   коэффициент
   скорости реакции разложения йодистого
   водорода 2HJ
   ↔ H₂
   + J₂
   равен
   2. Найти константу скорости этой реакции
   при 624К, если при 629К константа скорости
   равна 8,9 ∙ 10^-5
   л.моль^-1∙с^-4.

6. Определить
   температурный коэффициент скорости
   реакции,
   если
   при изменении температуры на 45⁰С
   реакция замедлилась в 25 раз.

7. Константа
   скорости некоторой реакции при 273К
   равна 1,17 л∙моль^-1∙с^-4,
   а при 298К – 6,56 л∙моль^-1∙с^-1.
   Найти температурный коэффициент
   скорости реакции.

8. Из
   двух молей СО и двух молей Cl₂
   образовалось при некоторой температуре
   0,45 моль COCl₂.
   Вычислить константу равновесия системы
   СО + Cl₂
   ↔
   COCl_2.

9. В
   сосуд объемом 0,5 л помещено 0,5 моль
   водорода и 0,5 моль азота. К

моменту
равновесия образовалось 0,02 моль аммиака.
Вычислить константу равновесия.

1. Вычислить
   константу равновесия системы COCl₂
   ↔ СО + Cl₂,
   если при некоторой температуре
   равновесные концентрации oксида
   углерода (П) и хлора в системе равны и
   составляют 0,001моль/л, a
   [COCl₂]
   =4,65 . 10^-5
   моль/л.

1. Вычислить
   константу равновесия реакции А
   + 2В↔
   С, если равновесные концентрации
   (моль/л): [A]=0,12;
   [В]=0,24; [С]=0,295.

2. Равновесие
   реакции 2NO₂
   ↔ 2NO
   + O₂
   установилось при концентрациях (моль/л)
   [NO₂]=0,02;
   [NO]=0,08;
   [O₂]=0,16.
   Вычислить константу равновесия этой
   реакции.

3. Реакция
   СО + Cl₂
   ↔
   COCl₂
   протекает
   в объеме 10 л. Состав равновесной смеси:
   14г СО; 35,5г Cl₂
   и 49,5г COCl₂.
   Вычислить константу равновесия реакции.

4. Вычислить
   константу равновесия обратимой реакции
   СО + H₂↔
   CO+H₂O,
   если при равновесии концентрации всех
   веществ оказались следующими (моль/л):
   [СO₂]=0,02;
   [Н₂]=
   0,005; [С0]= 0015 [H₂O]=
   0,015.

5. Вычислить
   константу равновесия системы N₂
   + 3H₂
   ↔ 2NH₃,
   если в состоянии равновесия концентрация
   аммиака составляет 0,4 моль/л, азота 0,03
   моль/л, а водорода 0,10 моль/л.

6. В
   начальный момент протекания реакции
   N₂
   + 3H₂
   ↔ 2NH₃,
   концентрации были равны (в моль/л): [N₂|
   = 1,2, [H₂]=2,2
   и [NH₃]
   = 0. Чему равны концентрации азота и
   водорода в момент достижения концентрации
   аммиака 0,4 моль/л?

7. Исходные
   концентрации оксида азота (II)
   и хлора в системе
   2NO
   +
   Cl₂
   ↔
   2NOCl
   составляют соответственно 0,5 моль/л и
   0,2 моль/л. Вычислить константу равновесия,
   если к моменту наступления равновесия
   прореагировало 20% оксида азота (II).

8. Начальные
   концентрации в реакции СО + H₂O
   = СO₂
   + H₂
   равны (моль/л): [СО]=0,2; [H₂O_газ]=0,4;
   [СO₂]=0,3
   и [Н₂]=0,1.
   Вычислить концентрации всех участвующих
   в реакции веществ после того, как
   прореагировало 40% СО.

9. Вычислить
   константы равновесия систем:

а)
С + О₂
↔ СО₂;
б) С + СО₂
↔ 2СО, в которых парциальные давления
СО₂
в
состоянии равновесия составляют 0,2
общего давления газовых смесей.

1. Константа
   равновесия системы 2HJ
   ↔
   Н₂
   + J₂
   равна при некоторой температуре 2
   ∙ 10^-2.
   Вычислить степень термической
   диссоциация HJ.

1. Константа
   равновесия системы N₂
   +O₂
   ↔
   2NO
   составляет
   при некоторой температуре 5 ∙ 10^-2.
   Определить выход NО
   в процентах (по объему), если исходные
   газы взяты: а) в равномолярных
   концентрациях; б) из воздуха – в объемном
   отношении 4 : 1.

2. Вычислить
   константу равновесия реакции Н₂
   + J₂
   ↔
   2HJ,
   происходящей в сосуде объемом 2
   л, если
   первоначальные количества веществ
   были следующие: 0,2 г Н₂,
   0,127г J₂
   и к моменту равновесия прореагировало
   20% водорода.

3. Найти
   число молей HJ,
   H₂
   и J₂
   в
   момент равновесия, если константа
   равновесия 2HJ
   ↔
   Н₂
   + J₂
   равна
   1/64 при 440⁰С
   и в реакцию был взят 1 моль HJ.

4. При
   716⁰С
   константа скорости образования HJ
   равна 1,6 ∙ 10^-2,
   а константа скорости диссоциации 3∙10^-4
   . Найти константу равновесия при данной
   температуре.

5. При
   некоторой температуре 10% молекул йода
   распалось на атомы; определить константу
   равновесия для данной температуры,
   если один моль йода находится в сосуде
   емкостью V
   литров.

6. Оксид
   углерода (II)
   и хлор были помещены в закрытый сосуд
   при постоянной температуре. Начальные
   их концентрации равны 1 моль/л, давление
   в сосуде равно 1 атм. В результате реакции
   СО + Cl₂
   ↔ COCl₂
   к моменту равновесия осталось 50% окиси
   углерода. Каково давление в сосуде при
   равновесии?

7. Как
   изменится давление при наступлении
   равновесия в реакции N₂
   + 3H₂
   ↔ 2NH₃,
   протекающей в закрытом сосуде при
   постоянной температуре, если начальные
   концентрации азота и водорода равняются
   – соответственно 2
   и
   6 моль/л и если равновесие наступает
   тогда, когда прореагирует 10% первоначального
   количества азота?

8. В
   замкнутом сосуде протекает обратимый
   процесс диссоциации:

PCl₅
↔
PCl₃
+ Cl₂.
Начальная концентрация PCl₅
равна 2,4 моль/л. Равновесие установилось
после того, как 33,3% PCl₅
диссоциировало. Вычислить константу
равновесия.

1. В
   замкнутом сосуде при некоторой
   температуре протекает обратимая реакция
   СО + Н₂О_(г)
   ↔
   Н₂
   + СО₂.
   В данном случае равновесие установилось
   при следующих концентрациях участвующих
   в реакции, веществ: [СО]=0,04, [H₂O]_(г)=0,16,
   [H₂]=0,08
   и [СO₂]
   = 0,08 моль/л. Вычислить константу равновесия
   и определить первоначальные концентрации
   СО и H₂O
   (учесть, что в начале реакции концентрации
   Н₂
   и СО₂
   были равны нулю).

2. Реакция
   идёт по уравнению Н₂
   + J₂
   ↔2HJ.
   В некоторый момент времени концентрации
   были: [H₂]
   = 0,049, [J₂]
   = 0,024,
   [HJ]
   = 0,01 моль/л. Найти концентрации участвующих
   в реакции веществ в момент, когда
   концентрация водорода уменьшится на
   0,012 моль/л.

1. Вычислить
   процент разложения молекулярного хлора
   на атом, если константа равновесия
   составляет 4,2 ∙ 10^-4
   , а исходная концентрация хлора 0,04
   моль/л.

2. При
   нагревании смеси углекислого газа и
   водорода в закрытом сосуде устанавливается
   равновесие СО₂
   + Н₂
   ↔ СО + Н₂O.
   Константа равновесия при некоторой
   температуре равна 1. Сколько процентов
   СО₂
   превратятся
   в СО, если смешать 1 моль СО₂
   и 2 моль Н₂
   при этой температуре?

3. Пентахлорид
   фосфора диссоциирует при нагревании
   по уравнению РCl₅↔РCl₅
   +
   Cl₂.
   Вычислить константу равновесия этой
   акции, если из 3 моль РCl₅,
   находящихся в закрытом сосуде V
   10 л, подвергаются разложению 2,5 моль.

4. При
   смешении уксусной кислоты и этилового
   спирта происходит реакция СН₃СООН
   + С₂Н₅ОН
   ↔ СН₂СООС₂Н₅
   + Н₂О.

В
сосуд введено по 1 моль всех четырех
веществ, приведенных в уравнении реакции.
После установления равновесия в смеси
находится 1,33 моль эфира. Какое значение
будет иметь константа равновесия этой
реакции?

1. Константа
   равновесия обратимой реакции А + В ↔ С
   + D
   pавна
   1/3. Вычислить равновесные концентрации
   веществ А, В, C
   и D
   (моль/л), если начальные концентрации
   равны: [А] = 2 моль/л и [В] = 4 моль/л.

1. Обратимая
   реакция выражается уравнением А + В ↔
   С + D,
   константа равновесия равна 1. Начальные
   концентрации: [А] = 3 моль/л и [В] = 2 моль/л.
   Вычислить равновесные концентрации
   всех участвующих в реакции веществ.

2. В
   равновесной системе А + В ↔ С + D
   начальные концентрации веществ А и В
   соответственно равны 4 моль/л и 3 моль/л.
   Равновесная концентрация [А] = 2 моль/л.
   Найти равновесные концентрации веществ
   В, С и D
   и константу равновесия. Сколько молей
   вещества В надо ввести в систему для
   того, чтобы прореагировало ещё 50% от
   равновесного количества вещества А?
   Как смещается при этом равновесие
   реакции и отвечает ли его направление
   смещения принципу Ле-Шателье?

3. Константа
   paвновесия
   системы СО + H₂O
   ↔
   СO₂
   + H₂
   пpи
   некоторой температуре равна 1. Вычислить
   процентный состав смеси в состоянии
   равновесия, если начальные концентрации
   СО
   и
   H₂
   составляли
   по
   1 моль/л.

4. При
   некоторой температуре равновесные
   концентрации реакции

2SО₂
+ О₂
↔ 2SО₃
составляли
соответственно [SО₂]
= 0,04
моль/л, [О₂]
= =0,06 моль/л,
[SО₃]=
0,02
моль/л. Вычислить константу равновесия
и
исходные концентрации
оксида серы (IV)
и кислорода.

1. Равновесие
   реакции 4HCl
   (г) + O₂
   ↔ 2H₂O
   (г)
   + 2С1₂
   установилось
   при следующих концентрациях: [Н₂O](г)
   = [Сl₂]
   = 0,14, [НCl](г)
   = 0,2 и [О₂]=0,32
   моль/л. Вычислить константу равновесия
   и начальную концентрацию кислорода.

1. Константа
   равновесия системы 2N₂
   + O₂
   
   2N₂O
   равна 1,21. Равновесные концентрации:
   N₂
   = 0,72 и N₂О
   = 0,84 моль/л. Найти начальную и равновесную
   концентрации кислорода.

2. Равновесные
   концентрации веществ в обратимой
   реакции N₂
   + 3H₂
   
   2NH₃
   составляют (моль/л): N₂
   = 4; Н₂
   = 9; NH₃
   = 6. Вычислить исходные концентрации
   азота и водорода и константу равновесия.

3. Равновесные
   концентрации веществ обратимой реакции
   2SО₂
   + О₂
   ↔ 2SО₃
   составляют (моль/л): [SО₂]=
   0,0002; [О₂]=
   0,004; [SО₃]=
   0,003. Найти исходные концентрации
   кислорода и сернистого газа. Вычислить
   константу равновесия.

4. Вычислить
   начальные концентрации хлора и оксида
   углерода, а также константу равновесия
   реакции
   СО + Сl₂
   
   СОСl₂,
   если равновесные концентрации (моль/л):
   С1₂
   = 0,3, СО
   = 0,2; СОСl₂
   = 1,5.

5. Определить
   равновесную концентрацию водорода в
   системе 2HJ
   
   H₂
   +
   J₂,
   если исходная концентрация HJ
   составляла 0,05 моль/л, а константа
   равновесия равна 0,02.

6. Константа
   равновесия реакции N₂
   + 3H₂
   
   2NH₃
   равна 0,1. Равновесные концентрации Н₂
   = 0,2 моль/л и NH₃
   = 0,08 моль/л. Вычислить начальную и
   равновесную концентрации азота.

7. Найти
   равновесные концентрации
   водорода и йода в системе H₂
   +
   J₂
   
   2HJ,
   если их начальные концентрации составляли
   соответственно 0,5 и
   1,5 моль/л соответственно, а равновесная
   концентрация HI
   равна 0,8 моль/л.

8. Константа
   равновесия реакции СО
   + H₂O
   ↔
   СO₂
   + H₂
   при 1090⁰С
   равна 0,51. Найти состав реакционной
   смеси в момент достижения равновесия,
   если в реакцию введено по одному моль
   оксида углерода (II)
   и водяного пара.

9. Равновесная
   концентрация HJ
   в системе H₂
   +
   J₂
   
   2HJ
   равна 0,04 моль/л, а равновесные
   концентрации водорода и йода составляют
   по 0,08 моль/л. Вычислить константу
   равновесия.

10. Исходные
    концентрации окиси углерода (ІІ) и паров
    воды равны и составляют по 0,03 моль/л.
    Вычислить равновесные концентрации
    СО,
    H₂O
    и Н₂
    
    в системе СО
    + H₂O
    ↔
    СO₂
    + H₂,
    если равновесная концентрация СO₂
    оказалась равной 0,01.

1. В
   каком направлении произойдет смещение
   равновесия при изменении давления в
   системах:

а)
2NO + O₂
↔ 2NO₂;
б)
4HCl + O₂
↔ 2H₂O
+ 2Cl₂;
в)
H₂
+
S ↔ H₂S?

1. В

   каком направлении
   произойдет смещение равновесия
   при

   повышении
   температуры систем:

а)
COCl₂
↔
СO
+ Cl₂;
∆H⁰
> 0;

б)
2CO ↔
СO₂
+ C; ∆H⁰
< 0;

в)
2SO₃
↔
2SO₂
+
O₂;
∆H⁰
> 0?

1. В
   какую сторону сместится равновесие
   обратимых реакций:

а)
PCl₅
↔
PCl₃
+ Cl₂;
∆H⁰
=129,6 кДж;

б)
N₂
+ O₂
↔
2NO;
∆H⁰
=179,7 кДж;

в)
N₂
+
3H₂
↔
2NH₃;
∆H⁰
=-91.9 кДж;

г)
CO + H₂O
↔
CO₂
+ H₂;
∆H⁰
=-41,8 кДж

при
повышении температуры? При повышении
давления?

1. Сместится
   ли равновесие при сжатии следующих
   химических систем:

а)
H₂
+ J₂
↔
2HJ;

б)
2CO + O₂
↔
2СO₂;

в)
2SO₂
+ O₂
↔
2SO₃
;

г)
CO + H₂O
↔
H₂
+
CO₂?

1. Как
   надо поступить для того, чтобы при
   данной концентрации исходных веществ
   максимально повысить выход SO₃
   по реакции

2SO₂+O₂↔2SO₃;
∆H⁰
= – 188,1 кДж?

1. Рассчитать,
   как изменятся скорости прямой и обратной
   реакции при увеличении давления вдвое
   в системах Н₂
   + J₂
   ↔
   2HJ
   и 2NO
   + O₂
   ↔
   2NO₂,
   в какую сторону сместится равновесие?

2. В
   какую сторону сместится равновесие
   при повышении температуры в системах:

а)
N₂
+ 3H₂
↔
2NH₃;
∆H⁰
= -91,9 кДЖ;

б)
N₂O₄
↔
2NO₂;
∆H⁰
= -56,8 кДЖ;

в)
2CO + O₂
↔
2CO₂
;
∆H⁰
= 568 кДЖ;

г)
N₂
+
O₂
↔
2NO;
∆H⁰
=-180,7 кДж?

1. Как
   повлияет на состояние равновесия в
   системе 4HCl
   + O₂
   ↔
   2H₂O
   + 2Cl₂
   ∆H⁰
   < 0
   повышение
   давления и температуры?

2. В
   какую сторону сместится равновесие
   реакций

а)
2H₂S
↔
2H₂+
S₂;
∆H⁰
= 41,8 кДж;

б)
CO + H₂O
↔
CO₂
+
H₂
;
∆H⁰
= 41,8 кДж

а)
при понижении температуры; б) при
повышении давления?

1. Как
   отразится повышение давления на
   равновесии в системах:

а)
2H_2
(г)
+ O<sub>2

(г)</sub>
↔
2H₂O
_(г);

б)
CO_2
(г)
+ C_(k)
↔
2CO
_(г);

в)
CaCO_3
(k)
↔
CaO_(k)
+ CO_2
(г)
?

1. Как
   повлияет на смещение равновесия реакций

а)
2H₂
+ O₂
↔
2H₂O
;
∆H⁰
> 0;

б)
N₂
+ O₂
↔
2NO;
∆H⁰
< 0

а)
повышение
температуры; б) уменьшение давления?

1. В
   какую сторону сместится равновесие
   при повышении давления в системах:

а)
PCl₅
↔
PCl₃
+ Cl₂;
N₂
+ 3H₂
↔
2NH₃;

б)
2NO₂
↔
2NO
+ O₂;
2NO₂
↔
N₂O₄;

в)
HJ
↔
H₂
+ J₂;
N₂
+ O₂
↔
2NO?

1. В
   каком направлении сместится равновесие
   в системе

4HCl
+ O₂

2Cl₂
+2H₂O
(∆H⁰
< 0)

а)
при повышении температуры;

б)
при повышении давления (все вещества
находятся в газообразном состоянии).

Как
следует изменить температуру и давление,
чтобы максимально сместить равновесие
вправо?

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Расчет равновесных концентраций веществ, константы равновесия реакции

Определение равновесных концентраций веществ

Задача 52.
Константа равновесия реакции FeO(тв.)  +  CO(г)  =  Fe(тв.) +  CO₂(г) при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO₂, если начальные концентрации этих веществ составляли: [CO] = 0,05 моль/л, [CO₂] = 0,01 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 

FeO(тв.)  +  CO(г)  =  Fe(тв.) +  CO₂(г)

К = 0,5.

Начальные концентрации [CO] = 0,05 моль/л; [CO₂] = 0,01 моль/л. По мере течения реакции концентрация исходных веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Изменение концентрации идет в строгом соответствии со стехиометрическими соотношениями, которые берутся из уравнения реакции, примем изменение концентрации [СО] до равновесия равному “х” моль/л тогда в момент равновесия его концентрация станет (0,05 – х), а у СО₂ увеличится на х, т.е. будет (0,01 + х). Коэффициенты в уравнении одинаковы n(CO) = n(CO₂). Для момента равновесия  концентрации взяты равновесны.

Запишем выражение константы равновесия для реакции, получим:

К = [CO₂]/[CO];
0,5 = (0,01 + х)/(0,05 – х);
0,01 + х = 0,5(0,05 – х);
0,01 + x = 0,025 – 0,5x;
x + 0,5x = 0,025 – 0,01;
1,5x = 0,015;
x = 0,01.

Таким образом, x = 0,01моль/л. Отсюда в момент равновесия равновесные концентрации будут равны:

[CO₂]_равн. = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л;
[CO]_равн. = 0,05 – 0,01 = 0,04 моль/л.

Ответ: [CO₂]_равн. = 0,02 моль/л; [CO]_равн. = 0,04 моль/л.
 

---

Расчет константы равновесия

Задача 53.
Реакция идет по уравнению: А + 2В = С + D. К моменту равновесия прореагировало 20% вещества В. Чему равна константа равновесия, если исходные концентрации (моль/л)  веществ А = 3; В = 4?
Решение:
Согласно условию, прореагировало 20% вещества (В). Это составило 4 * 0,2 = 0,8 моль. Исходя из стехиометрических коэффициентов, расходование 0,8 молей идет на получение по 0,4 молей веществ (С) и (D). Столько же израсходовано вещества (А).  Если начальные концентрации веществ (А) и (В) 3 и 4 моль соответственно, то равновесная их концентрация составила: 

вещества (А) – 3 – 0,4 = 2,6 моль/л;
вещества (В) – 4 – 0,8 = 3,2 моль/л.

Выражение константы равновесия данной реакции:

К = [С][D]/[А][В]²  = [0,4][0,4]/[2,6][3,2]² = 0,16/26,624 = 6 ^. 10^-3 моль/л.

Ответ: К = 6 ^. 10^-3 моль/л.

---