Й способ.

Обозначим исходные концентрации N2 и H2 через а, в соответственно. Начальная концентрация аммиака равна нулю. Исходные концентрации веществ являются произвольными величинами и никак не связаны между собой.

Пусть из имеющихся а моль/л азота в реакцию вступит х моль/л. По уравнению реакций с х моль/л азота прореагирует 3х моль/л водорода и образуется 2х моль/л аммиака. Поскольку реакция обратима и процесс стремится к равновесию, то при установлении равновесия концентрации азота и водорода уменьшатся и станут (моль/л) [N2]рав=а-х, [H2]рав=в-3х, а концентрация аммиака увеличится и станет: [NH3]рав. = 0 + 2х моль/л.

На основании приведенных рассуждений составим таблицу:

Уравнение реакции Концентрации моль/л N2 +3H2 D 2NH3
начальные а в
прореагировавшие х -
образовавшиеся - -
равновесные а-х в-3х

Обратимся к условию задачи.

Обратимся к условию задачи.

[N2]рав = а-х = 0,2 моль/л

[H2]рав = в-3х = 0,3 моль/л

[NH3]рав = (0+2х) = 0,25 моль/л.

Из последнего соотношения определяем величину х:

х = 0,25:2 = 0,125 моль/л.

Тогда [N2]нач = а = 0,2+0,125 = 0,325 моль/л

[H2]нач = в = 0,3 + 3×0,125 = 0,675 моль/л

Ответ на вопрос получен.

Пример 4.

Для равновесной системы

CO + H2O(пар) D H2 + CO2

K=1,0 при 830°С. Определить равновесные концентрации всех веществ, если начальные концентрации (моль/л): [CO2]=2; [H2O]=3.

Решение. Уравнение константы равновесия имеет вид

Составим следующую таблицу:

CO +H2O DH2+ CO2
Начальные концентрации - -
К моменту установления равновесия прореагировало молей x x - -
Образовалось молей - - x x
Равновесная концентрация 2-x 3-x x x

Тогда откуда x=1,2.

Следовательно, равновесные концентрации (моль/л):

[CO2]=2-1,2=0,8

[H2O]=3-1,2=1,8

[H2]=[CO2]=1,2.

Контрольные вопросы и задачи

1. Дайте определение понятий «система», «фаза». Приведите примеры одно-, двух- и трехфазных систем.

2. Какую систему называют гомогенной, какую – гетерогенной? Приведите примеры гомогенной и гетерогенной систем.

3. Какие реакции называются гомогенными, какие – гетерогенными? Приведите примеры гомогенной и гетерогенной реакций.

4. Скорость химической реакции. Перечислите факторы, влияющие на скорость гомогенной химической реакции.

5. Сформулируйте закон действующих масс. Почему скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ?

6. Константа скорости химической реакции, её физический смысл. От каких факторов она зависит?



7. Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент скорости реакции.

8. От каких факторов зависит скорость гетерогенной химической реакции? Объясните влияние величины поверхности раздела реагирующих веществ на скорость реакции.

9. Обратимые и необратимые реакции. Приведите примеры.

10. Как изменяются скорости прямой и обратной реакций с течением времени?

11. Какое состояние системы реагирующих веществ называется химическим равновесием?

12. Принцип Ле Шателье. Рассмотрите его применение на примере реакции N2O4(г) D 2NО2(г); DHх.р.>0.

13. Что означает «смещение равновесия вправо или влево»?

14. Константа химического равновесия. Зависит ли константа химического равновесия от концентраций веществ, от температуры? Почему?

II.Составьте математическое выражение закона действующих масс для следующих реакций?

15. CH4(г) + 2O2(г) ® 16. PCl5(г) + Cl(г) ® 17. 2HCl(г) + O2(г) ® 18. CO(г) + Cl2(г) ® 19. 2NO(г) + Cl2(г) ® 20. 4NH3(г) + 3O2 ® 21. 2SO2(г) + O2(г) ® Cr2O3(к) + 3CO(г) ® C(к) + 2N2O(г) ® 3Ca(к) + N2(г) ® Fe2O3(к) + 3H2(г) ® MgO(к) + CO2(г) ® Mg(к) + H2O(г) ® 2B(к) + 3F2(г) ®

III. Составьте уравнение константы равновесия и укажите, в каком направлении сместится равновесие: а) при повышении температуры; б) при повышении давления.

22. 2NO(г) + O2(г) D 2NO2(г); DH<0

23. CaCO3(к) D CaO(к) + CO2(г); DH>0

24. Cl2(г) + H2(г) D 2HCl(г); DH<0

25. SO2(г) + NO2(г) D SO3(г) + NO(г); DH<0

26. CH4(г) + CO2(г) D 2CO(г) + 2H2(г); DH>0

27. NH3(г) + HCl(г) D NH4Cl(к); DH<0

28. Fe3O4(к) + 4H2(г) D 4H2O(г) + 3Fe(к); DH>0

IV. Задачи.

  1. Как изменится скорость прямой реакции

N2(г)+ O2(г) D 2NO(г),

если концентрация азота увеличится в 5 раз, а концентрация кислорода одновременно уменьшится в 4 раза?

30. Как изменится скорость прямой и обратной реакций в системе 2NO(г) + O2(г) D 2NO2(г), находящейся в закрытом сосуде, если увеличить давление в 4 раза?

31. Как изменится скорость прямой реакции



2H2(г) + O2(г) D 2H2O(г), если объем газовой смеси

уменьшится в 3 раза?

32. Скорость реакции при повышении температуры на 20°С возросла в 9 раз. Определите температурный коэффициент скорости этой реакции.

33. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,5. При какой температуре следует проводить реакцию, если скорость реакции, проводимой при 50°С, нужно уменьшить в 6,25 раза?

34. Взаимодействие между оксидом углерода (II) и хлором идет по уравнению CO(г) + Cl2(г) D COCl2(г). Начальные концентрации [CO]=0,3 моль/л, а [Cl2]=0,2 моль/л. Как изменится скорость прямой реакции, если концентрацию оксида углерода увеличить до 1,2 моль/л, а хлора – до 0,6 моль/л.

35. Взаимодействие NO с Cl2 идет по уравнению 2NO(г) + Cl2(г) D 2NOCl(г).

В начальный момент времени концентрации исходных веществ были: [NO]=0,5 моль/л, [Cl2]=0,3 моль/л. Как и во сколько раз изменится скорость реакции к моменту, когда концентрация хлора уменьшится на 0,1 моль/л

36. Равновесие реакции N2(г) + 3H2(г) D 2NH3(г) при некоторой температуре установилось при следующих концентрациях (моль/л): [N2]=3; [H2]=9; и [NH3]=4. Найти начальные концентрации водорода и азота.

37. Равновесие реакции 2SO2(г) + O2(г) D 2SO3(г) наступило при концентрации [SO2]=0,01 моль/л.

Исходные концентрации были равны:

[SO2]=0,03 моль/л и [O2]=0,025моль/л.

Вычислить равновесные концентрации SO3 и O2.

38. Реакции протекают по уравнению A2B2(г) D 2AB(г). Константа равновесия при некоторой температуре равна 3,6. Определить равновесную концентрацию [AB], если равновесная концентрация [A2B2]=0,004 моль/л.

39. При некоторой температуре константа равновесия COCl2(г) D CO(г) + Cl2(г) равна 0,072. Определите равновесные концентрации оксида углерода (II) и хлора, если исходная концентрация фосгена (СOCl2) была равна 0,32 моль/л.

40. Исходные концентрации метана и оксида углерода (IV) в системе CH4(г) + CO2(г) D 2CO(г) + 2H2(г) составляли соответственно 0,4 моль/л и 0,6 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 25% метана.

41. При некоторой температуре равновесная концентрация SO3 в системе 2SO2(г) + O2(г) D 2SO3(г) оказалось равной 0,04 моль/л, при этом 40% SO2 превратилось в SO3. Вычислите исходную концентрацию SO2, если исходная концентрация O2 составляла 0,2 моль/л.

42. В сосуде объемом 15 л содержалось 3,15 моль COCl2.При некоторой температуре в системе установилось равновесие COCl2(г) D CO(г) + Cl2(г); при этом количество COCl2 уменьшилось в 3 раза. Вычислите равновесные концентрации всех веществ.

Домашние задания. Кинетика

Вариант
Номера вопросов


9305516579519048.html
9305552863604279.html
    PR.RU™