Задачи для самостоятельного решения. 1. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям

1. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

а) S(к) + O₂ = SO₂(г);

б) 2SO₂(г) + О₂ = 2SO₃(г).

Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза?

2. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы: N₂+3H₂↔2NH₃. Как изменится скорость прямой реакции – образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

3. Реакция идет по уравнению N₂ + O₂ = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были: = 0,049 моль/л; =0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NO] = 0,005 моль/л.

Ответ: [N₂] = 0,0465 моль/л; [O₂]= 0,0075 моль/л.

4. Реакция идет по уравнению N₂+3H₂=2NH₃. Концентрации участвующих в ней веществ были: = 0,80 моль/л; = 1,5 моль/л; = 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N₂] = 0,5 моль/л.

Ответ: [NH₃] = 0,70 моль/л; [H₂] = 0,60 моль/л.

5. Реакция идет по уравнению H₂ + I₂ = 2HI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: =0,04 моль/л; =0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [H₂] = 0,03 моль/л.

Ответ: 3,2 · 10^-4; 1,92 · 10^-4.

6. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до 80 ^оС. Температурный коэффициент скорости реакции 3.

7. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60 ^оС, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

8. Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 300 ^oС, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

9. В гомогенной системе СО + Cl₂ ↔ COCl₂ равновесные концентрации реагирующих веществ: [CO] = 0,2 моль/л; [Cl₂] = 0,3 моль/л; [COCl₂] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации хлора и СО.

Ответ: К = 20; = 1,5 моль/л; = 1,4 моль/л.

10. В гомогенной системе А + 2В = С равновесные концентрации реагирующих газов: [A] = 0,06 моль/л; [B] = 0,12 моль/л; [C] = =0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В.

Ответ: К = 250; = 0,276 моль/л; = 0,552 моль/л.

11. В гомогенной газовой системе А + B ↔ C + D равновесие установилось при концентрациях: [B] = 0,05 моль/л и [C] = 0,02 моль/л. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В.

Ответ: = 0,22 моль/л; =0,07 моль/л.

12. Константа скорости реакции разложения N₂O, протекающей по уравнению 2N₂O = 2N₂ + O₂, равна 5 · 10^-4. Начальная концентрация N₂O = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда разложится 50 % N₂O.

Ответ: 1,8 ·10^-2; 4,5 · 10^-3.

13. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы СО₂ + С ↔ 2СО. Как изменится скорость прямой реакции – образования СО, если концентрацию СО₂ уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?

14. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С + Н₂О(г) ↔ СО + Н₂. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?

15. Равновесие гомогенной системы 4НСl(г) + О₂ ↔ 2Н₂О(г) + + 2Cl₂(г) установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [H₂O] = 0,14 моль/л; [Cl₂] = 0,14 моль/л; [HCl] = 0,20 моль/л; [O₂] = 0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода.

Ответ: [HCl]_исх = 0,48 моль/л; [O₂]_исх = 0,39 моль/л.

16. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы CO(г) + H₂O(г) ↔ CO₂(г)+H₂(г), если равновесные концентрации реагирующих веществ: [CO] = 0,004 моль/л; [H₂O] = 0,064 моль/л; [CO₂] = =0,016 моль/л; [H₂] = 0,016 моль/л. Чему равны исходные концентрации воды и СО? Ответ: К = 1; = 0,08 моль/л; =0,02 моль/л.

17. Константа равновесия гомогенной системы СО(г) + Н₂О(г) ↔ ↔ СО₂ + Н₂(г) при некоторой температуре равна 1. Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: _CO= 0,10 моль/л; = 0,40 моль/л.

Ответ: [CO₂] = [H₂] = 0,08 моль/л; [CO] = 0,02 моль/л; [H₂O] = =0,32 моль/л.

18. Константа равновесия гомогенной системы N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ при некоторой температуре равна 1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота.

Ответ: [N₂] = 8 моль/л; = 8,04 моль/л.

19. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы: 2NO + O₂ ↔ 2NO₂ установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO] = 0,2 моль/л; [O₂] = 0,1 моль/л; [NO₂] = =0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О₂.

Ответ: К = 2,5; = 0,3 моль/л; = 0,15 моль/л.

20. Почему при изменении давления смещается равновесие системы N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ и не смещается равновесие системы N₂ + O₂ ↔ ↔2NO? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до, и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

21. Исходные концентрации в гомогенной системе

2NO + Cl₂ ↔ 2NOCl составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20 % NO.

Ответ: 0,416.

22. Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В ↔ А₂В, если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в два раза?

Ответ: возрастает в 2 раза.

23. Через некоторое время после начала реакции 3A + B ↔ 2C + D концентрации веществ составляли: [А] = 0,03 моль/л; [В] = 0,01 моль/л; [С] = 0,008 моль/л. Каковы исходные концентрации веществ А и В?

Ответ: _А = 0,042 моль/л; _В = 0,014 моль/л.

24. В системе СО + Cl₂ ↔ СОCl₂ концентрацию СО увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора – от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

Ответ: в 12 раз.

25. Как изменится скорость реакции 2NO(г) + О₂(г) ↔ 2NO₂(г), если:

а) увеличить давление в системе в 3 раза;

б) уменьшить объём системы в 3 раза;

в) повысить концентрацию NO в 3 раза?

Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой реакции до и после изменения условий.

26. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость реакции возрастает в 15,6 раза?

Ответ: 2,5.

27. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,3. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на 25 градусов?

Ответ: в 8 раз.

28. Равновесие в системе Н₂(г) + I₂(г) ↔ 2НI(г) установилось при следующих концентрациях: [H₂] = 0,025 моль/л; [I₂] = 0,005 моль/л; [HI] = 0,09 моль/л. Определить исходные концентрации йода и водорода.

Ответ: = 0,07 моль/л; = 0,05 моль/л.

29. В каком направлении сместятся равновесия:

2СО(г) + О₂(г) ↔ 2СО₂(г); ∆_fН = - 566 кДж;

N₂(г) + О₂(г) ↔ 2NО(г); ∆_fН = 180 кДж

а) при понижении температуры; б) при повышении давления?

30. Как повлияет на равновесие следующих реакций:

2Н₂(г) + О₂(г)↔2Н₂О(г); ∆_fН = – 483,6 кДж;

СаСО₃(к) ↔ СаО(к) + СО₂(г); ∆_fН =179 кДж

а) повышение давления; б) повышение температуры?

31. Указать, какими изменениями концентраций реагирующих веществ и давления можно сместить вправо равновесие реакции
СО₂(г) + С(графит) ↔2СО(г).

32. В загрязненном воздухе содержится примесь CO, которая образуется при неполном сгорании твердого топлива и при работе двигателей внутреннего сгорания. Монооксид углерода медленно окисляется кислородом воздуха до диоксида углерода. При определенных условиях скорость такой реакции составляет 0,05 моль/(л^.с), а концентрация CO₂ становится равной 0,2 моль/л. Рассчитайте концентрацию CO₂ через 10 с после указанного момента.

Ответ: 0,7 моль/л.

33. Один из важных видов сырья для органического синтеза – «водяной газ», смесь водорода и монооксида углерода, которая получается при пропускании водяного пара через башни, наполненные раскаленным углем. Водяной газ служит для получения метанола, формальдегида и других химических продуктов. Рассчитайте значение константы скорости реакции получения водяного газа, если при концентрации H₂O, равной 0,03 моль/л, скорость реакции составляет 6,1^. 10^--5 моль/(л^.с).

Ответ: 2,0^. 10^-3 с^-1.

34. Атмосферные загрязнения постепенно уничтожают защитный озоновый слой Земли. В реакциях разложения озона участвуют многие газы, но прежде всего оксиды азота. Взаимодействие монооксида азота с озоном приводит к образованию дикислорода и диоксида азота. Рассчитайте скорость этой реакции, если через 25 с после начала реакции молярная концентрация озона была 0,8 моль/л, а через 55 с (от начала реакции) стала равна 0,02 моль/л.

Ответ: 0,026 моль/(л с).

35. На больших высотах солнечное излучение вызывает диссоциацию молекул кислорода на атомы. Столкновение атомов кислорода и молекул дикислорода приводит к образованию озона, слой которого защищает Землю от коротковолнового излучения Солнца, смертельно опасного для живых организмов. Определите скорость этой реакции, если через 1 мин после ее начала концентрация озона была равна

0,024 моль/л, а через 2 мин после этого момента − 0,064 моль/л.

Ответ: 6,7^. 10^-4 моль/(л с).

36. Причиной образования опасного для здоровья тумана – «смога» −считают большое количество выхлопных газов автомобилей при высокой влажности воздуха. Помимо озона, в смоге присутствует ядовитый диоксид азота, который получается по реакции монооксида азота с атомарным кислородом. Рассчитайте скорость этой реакции, если через 5 минут после ее начала концентрация диоксида азота стала равна 0,05 моль/л, а через 20 минут − 0,08 моль/л.

Ответ: 3,3^. 10^-5 моль/(л с).

37. В гетерогенных химических системах при постоянных термодинамических параметрах установилось состояние равновесия:

а) TiO₂(т) + 2C(т) + 2Cl₂(г) ↔ TiCl₄(г) + 2CO(г)

б) Mg₃N₂(т) + 6H₂O(г) ↔ 3Mg(OH)₂(т) + 2NH₃(г)

в) Si(т) + 2H₂O(г) ↔ SiO₂(т) + 2H₂(г)

г) CS₂(г) + 2Cl₂(г) ↔ CCl₄(г) + 2S(т)

д) 2NO₂(г) + 2S(т) ↔ N₂(г) + 2SO₂(г)

e) 10NO(г) + P₄(г) ↔ 5N₂(г) + P₄O₁₀(г)

На основании закона действующих масс составьте выражение для константы равновесия.

38.На основании принципа Ле Шателье определите, в каком направлении сместится равновесие в следующих системах при повышении температуры:

a) 2NO(г) + O₂(г) ↔ 2NO₂(г); ∆ Н ° < 0;

б) 2SO₃(г) ↔ 2SO₂(г) + O₂(г); ∆ Н ° > 0;

в) C(т) + CO₂(г) ↔ 2CO(г); ∆ Н ° > 0;

г) 2NH₃(г) ↔ N₂(г) + 3H₂(г); ∆ Н ° > 0;

д) C(т) + 2Cl₂(г) ↔ CCl₄(г); ∆ Н ° < 0;

е) C(т) + 2N₂O(г) ↔ CO₂(г) + 2N₂(г); ∆ Н ° < 0.

39. На основании принципа Ле Шателье определите, в каком направлении сместится равновесие в следующих системах при повышении давления (Т = const):

a) 2Fe(т) + 3H₂O(г) ↔ Fe₂O₃(т) + 3H₂(г)

б) C₃H₈(г) + 5O₂(г) ↔ 3CO₂(г) + 4H₂O(г)

в) CO₂(г) + 2N₂(г) ↔ C(т) + 2N₂O(г)

г) CO(г) + Cl₂(г) ↔ CCl₂O(г)

д) CH₄(г) + 4S(т) ↔ CS₂(г) + 2Н₂S(г)

е) N₂H₄(г) + O₂(г) ↔ N₂(г) + 2H₂O(г)

40. На основании принципа Ле Шателье определите, увеличится ли выход продуктов при одновременном понижении температуры и давления в системах:

a) С(т) + O₂(г) ↔ СO₂(г); ∆ Н ° < 0;

б) Н₂(г) + I₂(т) ↔ 2HI(г); ∆ Н ° > 0;

в) 6HF(г) + N₂(г) ↔ 2NF₃(г) + 3H₂(г); ∆ Н ° > 0;

г) 2O₃(г) ↔ 3O₂(г); ∆ Н ° < 0;

д) 2CO(г) ↔ 2C(т) + O₂(г); ∆ Н ° > 0;

е) I₂(т) + 5CO₂(г) ↔ I₂O₅(т) + 5CO(г); ∆ Н ° > 0.

41. На основании принципа Ле Шателье определите, увеличится ли выход продуктов при повышении температуры и понижении давления одновременно:

a) С(т) + H₂O(г) ↔ СO(г) + H₂(г); ∆ Н ° > 0;

б) 2NO(Cl)(г) + Br₂(г) ↔ 2NO(Br)(г) + Cl₂(г); ∆ Н ° > 0;

в) CO(г) + 2H₂(г) ↔ CH₃OH(г); ∆ Н ° < 0;

г) N₂O₄(г) ↔ 2NO₂(г); ∆ Н ° > 0;

д) 8H₂S(г) + 8I₂(т) ↔ S₈(т) + 16HI(г); ∆ Н ° > 0;

е) 2CO(г) + O₂(г) ↔ 2CO₂(г); ∆ Н ° < 0.

Согласно заданному варианту выберете номера задач по таблице 2.10 и решите их.

Таблица 5.1 – Варианты задач для самостоятельного решения

Вариант	1 (19)	2 (20)	3 (21)	4 (22)	5 (23)	6 (24)	7 (25)	8 (26)	9 (27)
Номер задач	1, 19, 37а, 40а	2, 20, 37б, 40б	3, 21, 37в, 40в	4, 22, 37г, 40г	5, 23, 37д, 40д	6, 24, 37е, 40е	7, 25, 38а, 41а	8, 26, 38б, 41б	9, 27, 38в, 41в
Вариант	10 (28)	11 (29)	12 (30)	13 (31)	14 (32)	15 (33)	16 (34)	17 (35)	18 (36)
Номер задач	10, 28, 38г, 41г	11, 29, 38д, 41д	12, 30, 38е, 41е	13, 31, 39а,	14, 32, 39б,	15, 33, 39в,	16, 34, 39г,	17, 35, 39д,	18, 36, 39е,

ТЕСТЫ

1. Чтобы сместить вправо равновесие химической реакции:

N₂(г) + 3H₂(г) ↔ 2NH₃(г), ∆ H < 0

Необходимо:

а) увеличить давление;

б) уменьшить давление;

в) повысить температуру;

г) понизить температуру;

д) увеличить концентрацию аммиака;

е) уменьшить концентрацию аммиака

2. Введение катализатора в систему, находящуюся в состоянии равновесия:

а) смещает равновесие в сторону продуктов реакции;

б) смещает равновесие в сторону исходных веществ;

в) не влияет на состояние равновесия;

г) смещает равновесие в сторону экзотермической реакции;

д) смещает равновесие в сторону эндотермической реакции.

3. Для смещения влево равновесия в системе

CO₂(г) + С(графит) ↔ 2СO(г); ∆ H >0

следует:

а) повысить температуру;

б) понизить температуру;

в) повысить давление;

г) понизить давление;

д) ввести катализатор.

4. k ₁ и k ₂ − соответственно константы скоростей прямой и обратной реакций. Скорость обратной химической реакции 2NO₂ ↔ 2NO+ + O₂ равна:

а) [NO₂]²;

б) k ₂∙[NO]∙[O₂]²;

в) k ₁∙[NO₂]²;

г) k ₂∙([NO]² + [O₂]);

д) k ₂∙[NO]²∙[O₂];

е) k ₂∙[NO]∙[O₂].

5. Найдите порядок химической реакции

СН₃СООСН₃ + Н₂О_{(избыток)} = СН₃СООН + СН₃ОН.

Введите ответ числом.

6. Реакция 2SO₂(г) + O₂(г) = 2 SO₃(г) протекает в присутствии V₂O₅. Эта реакция является примером:

а) гетерогенного катализа;

б) гомогенного катализа;

в) некаталитической реакции;

г) кислотно-основного катализа;

д) цепной реакции;

е) ферментативного катализа;

ж) автокатализа.

7. Константа равновесия реакции CO(г) + H₂(г) ↔ H₂O(г) + C(т) равна:

а) К _р = [H₂O]/[CO][H₂];

б) К _р = [CO] / [C];

в) К _р = 1/[H₂O];

г) К _р = [CO]/ [H₂O];

д) К _р = [CO].

8. Установите соответствие

Воздействующий фактор	Смещение равновесия
1) повышение давления;	а) в сторону меньшего объема системы;
2) повышение температуры;	б) в сторону эндотермического процесса;
3) повышение концентрации.	в) в сторону конечных продуктов реакции исходных веществ.

9. Если образец карбоната магния растворяется в серной кислоте при 25 ^оС за 16 секунд, а при 55 ^оС за 2 секунды, то температурный коэффициент скорости реакции равен:

а) 2,67;

б) 0,5;

в) 8;

г) 2.

10. Образование коллоидного раствора происходит путем

а) конденсирования частиц;

б) седиментации частиц;

в) диспергирования частиц;

г) коагуляции частиц.

11. Адсорбционный слой противоионов в формуле мицеллы йодида серебра записывается в виде:

а) x K⁺;

б) n I^-;

в) m [ AgI ];

г) (n - х) К⁺.

12. Явление переноса частиц дисперсной фазы в постоянном электрическом поле называется

а) электроосмос;

б) электрофорез;

в) потенциал течения;

г) электролиз.