Учебное пособие для студентов 1 го курса фен

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

жүктеу/скачать 6,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: