Методика решения типовых заданий. Задание 1.Как изменятся скорости прямой и обратной реакции 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г), если объём газовой смеси уменьшить в три раза?

Задание 1. Как изменятся скорости прямой и обратной реакции 2SO₂(г) + O₂(г) ⇄ 2SO₃(г), если объём газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы? Напишите выражения для констант равновесия.

Решение: обозначим [SO₂] = a, [O₂] = b, [SO₃] = c – концентрации исходных и конечных продуктов до изменения объёма. Согласно закону действующих масс до изменения объёма V_пр. = k ∙a² ∙ b; V_обр. = k ∙ c². При уменьшении объёма газовой смеси в 3 раза концентрация каждого из веществ увеличится тоже в 3 раза, поэтому:

;

,

отсюда

;

.

Следовательно, равновесие сместится в сторону образования SO₃, так как скорость прямой реакции возрастёт в 27 раз, а скорость обратной – в 9 раз.

Ответить на вопрос о направлении смещения химического равновесия можно и на основе принципа Ле-Шателье. В левой части уравнения имеется 3 объёма газообразных веществ, а в правой – 2. Поэтому равновесие сместится в сторону прямой реакции, которая протекает с уменьшением объёма газа, а значит, и давления.

Выражение константы равновесия имеет вид:

.

Задание 2. Определить, в какую сторону сместится равновесие в системе CO(г) + 2H₂(г) ⇄ CH₃OH(г) +113,13кДж, если: а) увеличить давление; б) понизить температуру; в) увеличить концентрацию H₂.

Решение:

Согласно принципу Ле-Шателье:

1) при увеличении давления равновесие сместится в сторону прямой реакции, которая протекает с уменьшением числа газообразных молекул (в левой части уравнения 3 объёма газообразных веществ, а в правой – 1);

2) так как прямая реакция является экзотермической, то понижение температуры вызовет смещение равновесия в её сторону;

3) увеличение концентрации одного из исходных продуктов (H₂) вызовет смещение равновесия в сторону его расхода, т.е. в сторону прямой реакции.

Задание 3. Равновесие в системе H₂(г) + J₂(г) ⇆ 2HJ(г) установилось при следующих концентрациях: [H₂] = 0,025 моль/л; [J₂] = 0,05 моль/л; [HJ] = 0,09 моль/л. Определите значение константы равновесия и исходные концентрации водорода и йода.

Дано: [H2]равн=0,025 М [J2]равн=0,05 М [HJ]равн=0,09 М	Решение: В соответствии с уравнением реакции для образования 2 моль HJ следует израсходовать 1 моль H2 и 1 моль J2. Так как образовалось 0,09 М НJ, следовательно, израсходовалось 0,045 М H2 и J2. [H2]исх=[H2]равн + [H2]изр.=0,025 М+0,047 М=0,07 М [J2] исх=[ J2]равн + [J2]изр.=0,05 М+0,045 М= 0,095 М
Kравн –? [H2]исх–? [J2] исх –?

Задания к самостоятельной работе

21. Приведите математическое выражение закона действующих масс для реакции 2CO(г) + O₂(г) → 2CO₂(г) и определите, во сколько раз изменится скорость реакции, если концентрацию оксида углерода (II) увеличить в 4 раза, а кислорода – уменьшить в 2 раза?

22. Как изменится скорость прямой реакции в системе 2NO(г) + O₂(г) ⇆ 2NO₂(г), если увеличить объём системы в 2 раза? Сместится ли при этом равновесие?

23. Приведите выражения для констант равновесия систем FeO(к) +CO(г) ⇆ Fe(к) + CO₂(г); CH₄(г) + CO₂(г) ⇆ 2CO₂(г) + H₂(г). В каком направлении произойдёт смещение равновесий при понижении давления?

24. Определить равновесную концентрацию водорода в системе 2HJ ⇄ H₂ + J₂, если исходная концентрация HJ составляла 0,05 моль/дм³, а константа равновесия K= 0,02.

25. Равновесие в системе 2NO(г) + O₂(г) ⇆ 2NO₂(г) установилось при следующих концентрациях: [NO₂] = 0,008 моль/л; [NO] = 0,03 моль/л. Найдите константу равновесия и исходную концентрацию NO₂.

26. Две реакции при 30 ⁰С протекают с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2, второй – 4. Найдите соотношение этих скоростей при 60 ⁰С.

27. В сторону какой реакции сместится равновесие в системе 2 CO(г) + O₂(г) ⇆ 2CO₂ (г); Δ H= - 568 кДж при: а) увеличении давления; б) понижении температуры; в) введении дополнительного количества CO₂? Почему? Какой вид имеет константа равновесия?

28. Какие параметры можно изменить, чтобы добиться смещения равновесия в системе 4HCl(г) + O₂(г) ⇆ 2Cl₂(г) + 2 H₂O (г); Δ H= - 116,4 кДж в сторону исходных веществ? Дайте необходимые пояснения и приведите выражение для константы равновесия.

29. Какие параметры можно изменить, чтобы добиться смещения равновесия в системе СO(г) + H₂O (г) ⇆ CO₂(г) + H₂ (г); Δ H= - 42,6 кДж в сторону исходных веществ? Дайте необходимые пояснения и приведите выражение для константы равновесия.

30. Какие параметры можно изменить, чтобы добиться смещения равновесия в системе С(графит) + СO₂ (г) ⇆ 2CO (г); Δ H= - 172,5 кДж в сторону исходных веществ? Дайте необходимые пояснения и приведите выражение для константы равновесия.

Дата добавления: 2015-07-02