Швидкість хімічної реакції. Хімічна рівновага

Задача 1. Рівновага реакції 2NO + O₂ D 2NO₂ установилася при таких концентраціях реагуючих речовин (моль/л): С(NO)=0,5; С(О₂)=0,7; С(NO₂) = 2,1. Як зміняться швидкості прямої і зворотної реакції, якщо в системі зменшити загальний тиск в 2 рази? Чи відбудеться при цьому зміщення рівноваги реакції? Відповідь підтвердити розрахунками.

Розв’язок

2NO + O₂ ® 2NO₂

Рівноважні 0,5 0,7 2,1

_{прямої р-ції} = k₁[NO]²[O₂]

_{прямої р-ції} = k₁×(0,5)²×0,7 = 0,175k₁

_{зворотної р-ції} = k₂[NO₂]²

_{зворотної р-ції} = k₂×(2,1)² = 4,41k₂

При зменшенні тиску в 2 рази концентрації всіх реагуючих речовин зменшаться в 2 рази. Тоді:

¢_{прямої р-ції} = k₁×(0,5/2)²×(0,7/2) =0,0219k₁

¢_{зворотної р-ції} = k₂×(2,1/2)² = 1,1015k₂

Отже, швидкість зворотної реакції буде в 2 рази більшою ніж прямої. Зміщення рівноваги пройде справа наліво, тобто в сторону розкладу NO₂.

Задача 2.Суміш карбон(ІІ) оксиду і водяної пари, що містить 50% СО і 50% Н₂О (за об’ємом), пропустили при 1400 К над залізним каталізатором. Константа рівноваги реакції СО + Н₂О = СО₂ + Н₂ дорівнює 0,5. Обчислити вихід продуктів і процентний (за об’ємом) склад рівноважної газової суміші.

Розв’язок

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂

Вихідні 1 1 – –

В реакції x x x x

Рівноважні (1-x) (1-x) x x

= 0,293, або 29,3%

= 0,207, або 20,7%

Задача 3. Для реакції N₂ + O₂ ® 2NO при 2400°С К_р= 0,0035 розрахуйте склад суміші у стані рівноваги в об’ємних %, якщо вихідна суміш містить рівну кількість N₂ та О₂.

Розв’язок

Вихідні 1 1 -

В реакції х х 2х

Рівноважні (1-х) (1-х) 2х

Рівноважні концентрації відповідно становлять:

[N₂]=0,9792; [O₂]=0,9792; [NO] = 0,0416

Для газів c = j.

Задача 4.У посудині об’ємом 10 л при 400°С змішали 2 г водню і 80 г брому. Знайшли, що в стані рівноваги 20% брому перетворюється в бромоводень. Скільки бромоводню буде міститися в рівноважній суміші, якщо зменшити вихідну кількість брому в 2 рази?

Розв’язок

C(H₂) = ; C(Br₂) =

H₂ + Br₂ D 2HBr

Вихідні 0,1 0,05 -

В реакції 0,01 0,01 0,02

Рівноважні 0,09 0,04 0,02

Kp =

H₂ + Br₂ D 2HBr

Вихідні 0,1 0,025 -

В реакції x x 2x

Рівноважні (0,1-x) (0,025-x) 2x

Kp =

4x² = 0,0002775 – 0,0111x – 0,002775x + 0,111x²

3,889x² + 0,013875x – 0,00027,75 = 0

x =

x = 0,00685

[HBr] = 2·0,00685 = 0,0137

Задача 5.Хімічна рівновага реакції CO₂ + H₂ D CO + H₂O установилась при таких концентраціях реагуючих речовин (моль/л): С(СО₂) = 7; С(Н₂) = 5; С(СО) = 10; С(Н₂О) = 14. Рівновага системи була порушена через зменшення концентрації Н₂О до 11 моль/л. Обчисліть, якими стали нові рівноважні концентрації реагуючих речовин після зміщення рівноваги?

Розв’язок

СO₂ + H₂ D CO + H₂O

Рівноважні 7 5 10 14

Kp =

СO₂ + H₂ D CO + H₂O

Рівноважні 7-x 5-x 10+x 11+x

Kp =

110 + 10x + 11x + x² = 140 – 28x – 20x + 4x²

3x² - 69x + 30 = 0

x² – 23x + 10 = 0

x = 0,44

[CO₂] = 6,56; [H₂] = 4,56; [CO] = 10,44; [H₂O] = 11,44

Задача 6.Хімічна рівновага реакції СOCl₂ D CO + Cl₂ установилась при концентра-ціях реагуючих речовин (моль/л): С(COCl₂) = 10; C(CO) = 2; C(Cl₂) = 4. У рівноважну систему додали хлор в кількості 4 моль/л. Визначте нові рівноважні концентрації реагуючих речовин після зміщення рівноваги.

Розв’язок

СOCl₂ D CO + Cl₂

Рівноважні 10 2 4

Kp =

СOCl₂ D CO + Cl₂

Рівноважні 10+x 2-x 8-x

Kp =

16 –2x – 8x + x² = 8 + 0,8x

x² – 10,8x + 8 = 0

x = 0,8

Задача 7.Об’ємний склад реакційної суміші в момент рівноваги для реакції 2СО₂ D 2СО + О₂ був таким: 88,72% СО₂; 7,52% СО; 3,76% О₂. Знайдіть К_р і К_с для цієї реакції, якщо загальний тиск в системі при даній температурі (2273 К) дорівнює 1,0133·10⁵ Па.

Розв’язок

2СО₂ ® 2СО + О₂

р(СО₂) = 1,013×10⁵×0,852 = 0,863×10⁵ Па

р(СО) = 1,013×10⁵×0,099 = 0,100×10⁵ Па

р(О₂) = 1,013×10⁵×0,049 = 0,050×10⁵ Па

Па

Dn – різниця між числом моль газоподібних продуктів реакції та газоподібних вихідних речовин.

2-й спосіб.

Поиск по сайту: