Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Примеры составления условий задачи и их решение




Задача 290

Определить константу равновесия обратимой химической реакции

СН4 (г) + H2O(г) ↔ 3 Н2 (г) + СО(г)

при температуре 1000 К.

Как будет смещаться равновесие при повышении температуры и давления?

Решение:

Константа равновесия химической реакции связана со стандартной энергией Гиббса уравнением ΔGo = -RTln Kp = -2,3 RTlg Kp.

Откуда lg Kp = - ΔGo/2,3 RT.

ΔGox.p. = ΔHox.p.- TΔSox.p.

СН4 (г) + Н2O(г) ↔ 3 H2 (г) + СО(г)

ΔНообр., кДж/моль - 74,86 - 241,84 - 110,52
Sо, Дж/моль·К 186,44 188,72 126,04 197,54

 

Находим ΔНох.р.

ΔНох.р. = - 110,52 – [-74,86 +(-241,84)] = 206,18 кДж/моль = 206180 Дж/моль,

Вычисляем ΔSо реакции

ΔSо = (3·126,04 + 197,54) – (186,44+188,72) = 200,5 Дж/моль·К,

Находим ΔGо реакции

ΔGо = ΔНо - ТΔSо = 206180 - 298·200,5=146431 Дж/моль,

 

,

 

откуда К = 2,19·10-8. Большой положительной величине ΔGо соответствует малая константа равновесия.

Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле-Шателье:

1) так как реакция эндотермическая (Δ Н > 0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру;

2) при повышении давления равновесие будет смещаться в сторону образования меньшего числа молекул, в сторону обратной реакции ().

Задача 309

В системе А(г) + 2 В(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 моля А и 2 молей В образуется I моль С. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,216 моля вещества С, то при этом было израсходовано 0,216 моля А и 0,216×2=0,432 моля В. Таким образом, исходные концентрации равны:

[A0] = 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л,

о] = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/л.

Задача 315

Константа скорости некоторой реакции при 313 К равна 1,816×10-4сек-1, а при 333 К - 3,996×10-4 сек-1. Вычислить энергию активации.

Решение:

Каждая реакция характеризуется определенным энергетическим барьером; для его преодоления необходима энергия активации - некоторая избыточная энергия (по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре), которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновение было эффективным, т.е. привело бы к образованию нового вещества.



Энергию активации вычисляем по уравнению Аррениуса:

 

Задача 322

Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры от 283

до 383 °С?

Решение:

Простейшая зависимость скорости реакции от температуры выражаетсяэмпирическим правилом Вант-Гоффа:

Vt+10 / Vt= kt+10 / kt= γ.

Здесь Vt и kt - скорость и константа скорости реакции при температуре t 0С;

Vt+10 и kt+10- те же величины при температуре (t+ 10 °С); γ- температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2-4. В общем случае, если температура изменилась на Dt °С, последнее уравнение преобразуется к виду

Vt+Dt / Vt= kt+Dt / kt= γDt/10.

; .

Отсюда .

При повышении температуры на 100 0C скорость реакции увеличится в 59 020 раз.

 

Задача 325

Энергия активации распада метана в отсутствии катализатора равна 331,0 кДж/моль, а с катализатором – 230,0 кДж/моль. Во сколько раз возрастет скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 1000К?

Решение:

Скорость химической реакции возрастает в присутствии катализатора. Действие катализатора объясняется тем, что при его участии возникают нестойкие промежуточные соединения (активированные комплексы), распад которых приводит к образованию продуктов реакции. При этом энергия активации реакции понижается и активными становятся некоторые молекулы, энергия которых была недостаточна для осуществления реакции в отсутствии катализатора. Обозначим энергию активации реакции без катализатора через Еа, а с катализатором - через ; соответствующие константы скорости реакции обозначим через k и . Используя уравнение Аррениуса, находим

.

Получим . Окончательно находим .

Таким образом, снижение энергии активации на 101 кДж привело к увеличению скорости реакции в 186 тысяч раз.

В задачах 285–300 определить константу равновесия обратимых химических реакций при заданной температуре и указать, как будет смещаться равновесие при повышении температуры или давления

№ задачи Уравнение реакции Т, К
285. V2O5(к)+5Fe(к) « 2V(к) + 5 FeO(к)
286. CO2(г) + H2(г) « CO(г) + H2O(г)
287. CO2(г) + H2(г) « CO(г) + H2O(г)
288. 2Cu2O(к) + Cu2S(к)« 6 Cu(к) + SO2(г)
289. TiI4(к) « Ti(к) + 2I2 (г)
290. CH4(г) + H2O(г) « 3 H2(г) + CO(г)
291. Fe2O3(к) + CO(г)« 2 FeO(к) + 2CO2(г)
292. 3Fe(к) + C(гр) « Fe3C(к)
293. SiCl4(г) + 2H2(г) « Si(к) + 4HCl(г)
294. GeO2(к) + 4HCl(г) « GeCl4(к) + 2 H2O(г)
295. Li2O(к) + 3C(гр.)« Li2C2(к) +CO(г)
296. Li3N(к) + 3H2(г) « 3 LiH(к) + NH3(г)
297. CaCO3 (к)+ 4 C(гр.)« CaC2(к) + 3CO(г)
298. WO3(к) + 3H2 (г)« W(к) + 3H2O(г)
299. 2 СО + О2 ↔ 2 СО2
300. СОСl2 ↔ CO + Cl2

В задачах 301–314 вычислить константу равновесия химической реакции и определить начальные концентрации вступивших в реакцию веществ

№ задачи Уравнение реакции Равновесные концентрации См, моль/л
Cl2 + CO « COCl2 См: Cl2=2.5 ; CO=1.8; COCl2=3.2
2NO2« 2NO + O2 См: NO2=0.02; NO=0.08; O2=0.16
2SO2 + O2 « 2SO3 См: SO2=0.02; O2=0.4; SO3=0.3
N2 + 3H2 « 2NH3 См: N2=2.5; H2=1.8; NH3=3.6
2NO + O2 « 2NO2 См: NO=0.056; O2=0.028; NO2=0.044
2N2 + O2 « 2N2O См: N2=0.072; O2=1.12; N2O=0.84
H2 + I2 « 2HI См: H2=0.025; I2=0.005; HI=0.009
N2 + 3H2 « 2NH3 См: N2=3; H2=9; NH3=4
A + 2B « C См: A=0.06; B=0.12; C=0.216
3 A + B ↔ 2 C См: A=0.03; B=0.01; C=0.08
2 NO2 ↔ 2 NO + O2 См: NO2 =0,006; NO =0,024; O2=0,012
CO + Cl2 ↔ COCl2 См: Cl2 =0,3; CO = 0,2; COCl2=1,2
2 SO2 + O2↔ 2SO3 См: SO2 =0,04; O2=0,06; 2SO3=0,02
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 См: NH3 = 0,4; N2 = 0,03; H2 = 0,1

 

В задачах 315–319 определить, энергию активации химической реакции по следующим данным:

№ задачи Температура Т1, К Константа скорости k1, 1/с Температура Т2, К Константа скорости k2, 1/с
1,816×10-4 3,996×10-4
3,0×10-2 4,0×10-1
7,5 4,5×102
4,04×10-5 7,72×10-5
2,0×10-2 0,38

В задачах 320–324 определить, во сколько раз возрастет скорость химической реакции, если температура повысилась на 100 oС

№ задачи Начальная температура, 0С Температурный коэффициент, γ
2,50
1,87
3,00
2,00
2,70

 

В задачах 325–329 определить, во сколько раз возрастает скорость химической реакции при применении катализатора по сравнению со скоростью реакции, идущей без катализатора. Реакция идет при температуре 1000 К





Дата добавления: 2014-10-31; Просмотров: 1336; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:




studopedia.su - Студопедия (2013 - 2018) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление ip: 54.82.10.219
Генерация страницы за: 0.004 сек.