е
раз
меньше, чем при 400
K
. В расчетах принять, что Δ
r
H
°
не зависит от
температуры (
e
–
основание натурального логарифма).
7.51.
При некоторых условиях для реакции
СО(г) + Н
2
О(г)
=
СО
2
(г) + Н
2
(г)
110
установились следующие равновесные концентрации: [CO]
= 1;
[Н
2
О]
=
4;
[Н
2
] =
[СО
2
] = 2
моль/л.
Вычислить
равновесные
концентрации после повышения давления СО в три раза.
7.52.
Для газофазной реакции
A + B
= С равновесная смесь при
300
К и давлении 1 атм содержит 2 моля
A
, 3 моля
B
и 1 моль С.
Найти состав смеси и равновесное значение химической
переменной после изотермического сжатия до давления 2 атм.
7.53.
В
каком
направлении
пойдет
процесс
СаСО
3
(тв)
=
СаО(тв)
+
СО
2
(г) при 298
К, если над смесью карбоната
и оксида кальция
создать давление СО
2
, равное 1 атм? Оценить
температуру, при которой равновесное давление СО
2
будет равно 1
атм.
7.54.
Для процесса СО
2
(г) + С(тв) = 2СО(г) при 1000
°С и общем
давлении 3 атм в равновесной газовой смеси содержится 2,2%
мол.
СО
2
. Рассчитать содержание СО
2
в равновесной смеси при
изотермическом:
а)
сжатии газовой смеси до общего давления 30 атм;
б)
добавление аргона к газовой смеси до общего давления 30 атм;
в)
добавлении 120 г твердого углерода?
7.55.
Гидрокарбонат
аммония
(пищевая
добавка
Е503)
используется при выпечке хлеба в качестве разрыхлителя теста из
-
за того, что разлагается на газообразные продукты согласно
реакции:
NH
4
HCO
3
(тв)
= NH
3
(г)
+ H
2
O
(г)
+ CO
2
(г)
.
а)
Рассчитать равновесное давление паров воды над
NH
4
HCO
3
(тв)
при Т = 298
К, если известно, что Δ
r
Н°
298
= 168,7 кДж и Δ
r
S
°
298
= 475,4
Дж/
K.
б)
Определить температуру, при которой равновесное давление
паров воды над
NH
4
HCO
3
(тв)
будет равно 1 атм. Принять, что Δ
r
Н
o
не зависит от температуры.
7.56.
Для реакции Ag
2
СО
3
(тв) = Ag
2
О(тв) + СО
2
(г) константа
равновесия
К
р
=
0,014 при 400
К и
К
р
= 1,400
при 500
К.
Определить:
а) Δ
r
Н°
500
и Δ
r
S
°
500
, считая их не зависящими от температуры;
б) направление реакции при 450 К, если в объем 8,2 л поместили
1 моль Ag
2
СО
3
, 2 моля Ag
2
О и 0,1 моля СО
2
.
111
7.57.
Для реакции А(тв)
+
В(г)
=
х
С(г)
при Т
= 450
К известны
значения К
р
=
1 и К
с
= 0,0271. Определите:
а) стехиометрический коэффициент
х
;
б) К
р
при Т
= 500
К для реакции А(тв)
+
В(г)
=
х
С(г), используя
данные о тепловых эффектах реакций:
А(тв)
+ О
2
(г)
= В(г), Δ
r
Н°
298
=
–231,0 кДж/моль;
2А(тв)
+ О
2
(г)
= 2С(г), Δ
r
Н°
298
=
–221,0 кДж/моль.
В расчетах принять, что Δ
r
Н° не зависит от температуры.
7.58.
В вакуумированный сосуд помещен избыток твердого
вещества АВ
2
. При нагревании в системе устанавливается
равновесие АВ
2
(тв) = А(г) + 2В(г). При 300 и 350 К равновесное
давление в системе равно 0,3 и 0,6
атм соответственно. Определить:
а) Δ
r
Нº
500
и Δ
r
S
º
500
, считая их не зависящими от температуры;
б) конечные давления А и В при 300 К в сосуде объемом 24,6 л,
в
который помещено 0,05 моля вещества АВ
2
.
7.59.
Для реакции N
2
(г) + 3Н
2
(г) = 2NH
3
(г) при определенных Т
и
р
известны равновесные количества молей компонентов:
n(NH
3
) =
n
(Н
2
) = 1 моль,
n(N
2
) = 3 моля. В какую сторону сместится равно
-
весие, если в реакционную смесь ввести дополнительно 3
моля N
2
:
а) при постоянных Т
и
V;
б) при постоянных Т
и р
?
7.60.
Равновесное давление СО
2
над индивидуальными твердыми
ZnСО
3
и MgСО
3
составляет 2 и 0,04 атм соответственно при 500 К.
Обе соли в количестве по 1 моль
поместили в вакуумированный
сосуд объемом 10 л при 500 К. Найти количество (в молях) ZnСО
3
,
MgСО
3
, ZnO, MgO и СО
2
после достижения равновесия. Объемом
твердых веществ пренебречь.
7.61.
Гидрокарбонат
аммония
разлагается
по
реакции:
NH
4
HCO
3
(тв)
= NH
3
(г)
+ H
2
O
(г)
+ CO
2
(г). Равновесное давление
паров воды над избытком
NH
4
HCO
3
(тв) составляет 0,026 атм при
298 K
. Рассчитать
K
P,298
и
r
G
º
298
. При какой температуре
равновесное давление паров воды станет равным 1 атм? Рассчитать
r
G
º
и
r
S
º
при
этой
температуре.
(Принять,
что
r
H
º
= 170
кДж/моль и не зависит от температуры).
112
7.62.
Зависимость
энергии Гиббса реакции
2SO
2
(г)
+ O
2
(г)
= 2SO
3
(г)
от
произведения реакции при
температуре
727
°С
представлена на рисунке.
Рассчитать при указанной
температуре:
а)
r
G
°
, K
p
и
K
c
;
б)
Равновесный
состав,
если в начальный момент
времени
давления
компонентов реакции равнялись:
P
0
(O
2
) =
1 атм,
P
0
(SO
2
) =
0,01 атм,
P
0
(SO
3
) =
0 атм.
7.63.
В сосуд объемом 8,2 л поместили 10
–
2
моля А, 10
–
2
моля В и
1 моль С. При Т = 400 К в системе устанавливается равновесие
А(г)
+
В(г)
=
С(г). Известно, что химическая переменная ξ
400
=
5∙10
–
3
,
а при Т
=
450 К константа равновесия К
с
=
1,5. Определить:
а)
Равновесный состав (в молях), К
р
, К
с
при 400 К и К
р
при 450 К;
б)
Направление реакции при 400 К, если начальные количества
молей
n
равны
n
A
=
1∙10
–
3
; n
B
=
1∙10
–
3
; n
C
=
1∙10
–
1
.
в)
Направление
протекания
реакции
при
увеличении
температуры.
7.64.
В сосуд объемом V = 12,2 л при Т = 298 К поместили 2 моля
компонента A, 1 моль B и 3 моля С.
Для реакции 2А(г) + В(г) = 3С(г) определить: а) Δ
r
G
°
298
, Δ
r
G
298
и
ξ
равн.
, если известно, что K
p
= 2 при Т = 298 К, б) ξ
равн.
и давление,
которое установится в сосуде после его нагрева до 600 К. Считать,
что Δ
r
H
o
298
= 10 кДж/моль и не зависит от температуры.
7.65.
В герметичный сосуд объѐмом 65,6
л поместили 2
моль
фосгена
СО
Cl
2
.
После
установления
равновесия
СО
Cl
2
(г)
=
СО(г)
+ Cl
2
(г)
при Т
= 800
К равновесное давление хлора
p(Cl
2
) = 1
атм. Энтальпия реакции
r
H
о
800
= 110
кДж/моль. Найти:
константы равновесия К
Р
и К
С
, общее равновесное давление и
стандартную энтропию реакции при 800
К (
r
S
°
800
). Объяснить
качественно, как и почему изменятся константа равновесия (К
Р
) и
положение равновесия при:
113
а)
равновесном нагреве реакционной смеси выше 800
К?
б)
равновесном сжатии реакционной смеси при 800
К?
7.66.
Для реакции 2АВ(г) + 2С(тв) = С
2
В
2
(тв) + 2А(г) известно,
что
r
H
o
298
= –76,39
кДж/моль и
r
S°
298
= –200 Дж/моль·К.
Определить:
а) К
р
и К
с
при температуре 350 К; б) направление процесса и
равновесный состав, если в предварительно вакуумированный сосуд
поместили по 2 моля всех компонентов реакции; в) направление
процесса, если равновесную смесь нагреть до 400 К. Считать
r
H
o
298
и
r
S
o
298
не зависящими от температуры.
7.67.
При растворении углекислого газа СО
2
в воде
устанавливаются следующие равновесия:
1.
СО
2
(
г
) + H
2
O =
СО
2
·
H
2
O
K
Г
= 3,56
·
10
–
2
моль/латм
2.
СО
2
·
H
2
O = H
2
CO
3
K' = 1,7
·
10
–
3
3. H
2
CO
3
+H
2
O= HCO
3
–
+ H
3
O
+
K
a1
= 2,65
·
10
–
4
4. HCO
3
–
+ H
2
O= CO
3
2-
+ H
3
O
+
K
a2
= 4,8
·
10
–
11
где СО
2
·
H
2
O
–
акватированная форма СО
2
или гидрат диоксида
углерода. Рассчитать а) концентрации всех частиц в растворе; б) pH
раствора; в) степень диссоциации H
2
CO
3
,
если известно, что
давление СО
2
над раствором постоянно и равно 0,1 атм.
7.68.
Для реакции образования газообразного формальдегида
H
2
CO
(г)
из СО(г)
и Н
2
(г)
r
G
o
298
=
+27,2 кДж/моль, а для реакции
образования жидкого формальдегида H
2
CO
(ж)
из СО(г) и Н
2
(г)
r
G
o
298
=
+28,9 кДж/моль. а) Рассчитать равновесное давление пара
формальдегида при Т
=
298 К. б) Оценить равновесные давления
CO(г), H
2
(г), H
2
CO(г), если в сосуд объемом 12,2 л внесли по 1
молю CO(г)
, H
2
(г)
, H
2
CO
(г)
и H
2
CO
(ж)
.
7.69.
Для реакции разложения
NH
4
Cl
(тв) =
NH
3
(г) +
HCl
(г)
определено, что при 427
°С
r
S
o
=
–
250
Дж/моль·К и суммарное
давление газовой фазы при равновесии равно 6
атм. Определите: а)
К
Р
и К
С
; б)
r
G
о
и
r
H
о
; в) Направление протекания реакции,
равновесный состав (в молях) и химическую переменную при
равновесии, если в сосуд объѐмом 57,4
л поместили 4
моля
NH
4
Cl
(тв) и по 3 моля
NH
3
(г) и
HCl
(г).
7.70.
Почернение серебряных изделий происходит из
-
за реакции:
114
2Ag(
тв
) + H
2
S(
г
) = Ag
2
S(
тв
) + H
2
(
г
)
Константа равновесия K
p
при 25
°C равна 12,2. Рассчитайте: а) Δ
r
G°
и K
C
; б) равновесный состав (в молях), если в колбу объѐмом 0,244
л при 25
°С поместили 0,1 моль Ag и заполнили H
2
S до давления 10
атм.
7.71.
Для реакций сгорания жидкого и газообразного бензола
известны следующие данные:
1) C
6
H
6
(
ж
) + 7,5O
2
(
г
)
→ 6CO
2
(
г
) + 3H
2
O(
ж
)
Δ
r1
H°
298
=
–
3267,58
кДж
/
моль
,
Δ
r1
S°
298
=
–
219,25
Дж
/
моль∙K
2) C
6
H
6
(
г
) + 7,5O
2
(
г
)
→ 6CO
2
(
г
) + 3H
2
O(
ж
)
Δ
r2
H
°
298
=
–
3301,51
кДж
/
моль
,
Δ
r2
S
°
298
=
–
315,19
Дж
/
моль∙
K
а) Найти Δ
r
H°
298
и Δ
r
S°
298
процесса испарения бензола.
б)
Рассчитать температуру кипения бензола при атмосферном
давлении, полагая, что Δ
r
H° и Δ
r
S° не зависят от температуры.
в)
Во сколько раз изменяется число микросостояний бензола в
расчѐте на одну молекулу при кипении?
7.72.
Разложение хлорида сульфурила протекает по реакции:
SO
2
Cl
2
(г)
= SO
2
(г)
+ Cl
2
(г)
. K
p,298
=
4∙10
–
6
. В начальный момент в
системе находился только
SO
2
Cl
2
(г)
при начальном давлении 1 атм.
Рассчитать: а) равновесный состав в атмосферах при 298 К; б)
r
G
в
стандартных условиях; в)
r
G
в условиях равновесия
.
7.73.
Для реакции
Достарыңызбен бөлісу: |