Семинар по теме «Химическое равновесие» № 1

Задача 1. Для реакции N₂O₄ → 2 NO₂ при 55 ºС К_Р′ = 1,38 * 10⁵ Н/м². Сколько молей N₂O₄ следует поместить в сосуд ёмкостью 10 л для того, чтобы при равновесии концентрация NO₂ в нём составила 0,1 моль/л.

По определению константа есть:

Преобразуем по уравнению Менделеева-Клапейрона:

Подставим значения, предварительно переведя значения величин в единицы системы СИ

= 1,98 моль

Ответ: 1,98 моль.

Задача 2. При смешении 1 кмоль А и 1 кмоль В в результате реакции А + 2В → АВ₂ в равновесной смеси образовалось 0,2 кмоль АВ₂. Определить численное значение К_Р при общем давлении 1 атмосфера если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии.

Поскольку в этой задачи даны моли веществ, проще всего будет рассчитывать К_Р через К_n. Тогда:

Исходя из стехиометрии легко рассчитаем равновесное количество участников реакции:

Ответ: 1,78 атм^-2

1. Константа равновесия реакции Н₂ + I₂ → 2HI при 717 К равна 46,7. Определить количество (в молях) разложившегося HI при нагревании 1 моль HI до 717 К.

Ответ: 0,2264 моля.

2. Железо и водяной пар реагируют по уравнению Fe + H₂O → FeO + H₂. При 1000 К и 1,013 * 10⁵ Па парциальное давление водорода составляет P_H2 = 6,526 * 10⁴ Па. Вычислите константу равновесия.

Ответ: 1,809

3. Вычислить константу диссоциации BaO по реакции BaO →Ba + ½ O₂ при 4000 К, если известны константы реакций:

BaO → Ba + O; K₁ = 0,0156

O₂ → 2O; K₂ = 2,1892

Ответ: 1,055 * 10^-2.

4. Константа равновесия реакции Fe₃O₄ + CO → FeO + CO₂ при 600 ºС равна 1,15. Определите конечный состав системы, если изначально в системе присутствовали 1 моль Fe₃O₄, 2 моль CO, 0,5 молей FeO и 0,3 моля CO₂ при общем давлении 5 атм.

Ответ: 0,07 моль Fe₃O₄; 1,07 моль CO; 3,29 моль FeO; 1,23 моль CO₂.

5. Для реакции CO + H₂O↑ → H₂ + CO₂

lgK_a = 2486/T + 1,565lgT – 0,066 * 10^-3 T – 6,93.

Вывести уравнения ∆Hº; ∆Sº; ∆Gº; ∆c_Pº = f (T) и вычислить значения этих величин при 400 К.

Ответ: ∆Hº = -42,54 кДж/моль; ∆Sº = - 42,55 Дж/(моль * К); ∆Gº = -25,51 кДж/моль; ∆c_Pº = 12,00 Дж/(моль * К)

6. Для реакции 2SO₂ + O₂ → 2SO₃

lgK_a = 10679/T + 0,736lgT + 0,114*10^-3T – 0,354*10⁵/T² – 12,419

Вывести уравнения ∆Hº; ∆Sº; ∆Gº; ∆c_Pº = f (T) и вычислить значения этих величин при 1000 К.

Ответ: ∆Hº = -194,68 кДж/моль; ∆Sº = - 184,05 Дж/(моль * К); ∆Gº = -10,50 кДж/моль; ∆c_Pº = 9,13 Дж/(моль * К)

7. Равновесное давление водяного пара по реакции Ca(OH)2 → CaO + H2O равно 100 мм рт. ст. при 450 ºС и 400 мм рт. ст. при 531 ºС. Найдите среднее значение энтальпии в данном интервале температур. Найдите температуру при которой равновесное давление паров воды составит 200 мм рт. ст.

Ответ: 82,713 кДж/моль; 761,4 К

8. Степень диссоциации PCl₅ при 473 К и P = 1 атм равна 0,485, а при 523 К и P = 1 атм – 0,8. Рассчитайте средний тепловой эффект реакции

PCl₅ → PCl₃ + Cl₂ в пределе температур 473 – 523 К. Также определите значение константы равновесия при температуре 500 К.

Ответ: 73,33 кДж/моль; K₄₇₃ = 0,299; K₅₀₀ = 0,818; K₅₂₃ = 1,778 атм.

9. Пользуясь справочными данными о приведённой энергии Гиббса и энтальпии образования веществ при 0 К рассчитать К_а реакции

N₂ + O₂ → 2NO при 1000 К

∆Hº_f,0 = 180,3 кДж/моль; ∆(Gº_T – Hº₀)/T = -23,99 Дж/(моль К)

Ответ: К_а = 7 * 10^-9

10. Определить К_Р и К_С реакции 2H₂O → 2H₂ + O₂, если известны объём системы V, температура Т, степень диссоциации α, исходное число молей n₀.

Ответ: К_Р = n₀ α³RT/2V(1- α)²; К_Р = n₀ α³/2V(1- α)².

11. Выразить в общем виде К_Р для реакции 2CO₂ → 2CO + O₂, если степень диссоциации α, общее давление Р, число молей исходного вещества 2.

Ответ: К_Р = α³Р/(1 - α)²(2 + α).

12. Рассчитать равновесный выход продукта в реакции димеризации оксида азота 2NO₂ → N₂O₄, если известны К_Р и общее давление Р. Исходное количество NO₂ 1 моль.

Ответ: К_Р = х(1-х)/(1-2х)²Р