Химия контрольные задания для студентов-заочников всех специальностей icon

Химия контрольные задания для студентов-заочников всех специальностей


22 чел. помогло.
Смотрите также:
Методические указания и контрольные задания красноярск 2009 удк 546/(076. 1)...
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального...
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических...
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников (для всех...
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений...
Методические указания и контрольные задания для студентов- заочников образовательных учреждений...
Методические указания и контрольные задания для студентов заочников средних специальных учебных...
Методические указания и контрольные задания (с программой) для студентов-заочников...
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального...
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений...
Контрольные задания по французскому языку для студентов-заочников I-II курсов всех факультетов...
Методические указания по курсу для студентов заочников всех технических специальностей Брянск...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9
вернуться в начало
скачать
^

Примеры решения задач



Пример 1. Реакция горения жидкого этилового спирта выражается термохимическим уравнением:

C2H5OH(ж) + O2(г) = 2CO2(г) + 3H2O(ж); ΔH = ?


Вычислите тепловой эффект реакции, если известно, что мольная теплота парообразования C2H5OH(ж) равна +42,36 кДж, а теплоты образования C2H5OH(г), CO2(г) и H2O(ж) соответственно равны, кДж/моль: -235,31; -393,51 и -285,84.

Решение. Для определения ΔH реакции необходимо знать теплоту образования C2H5OH(ж), находим ее из данных:

C2H5OH(ж)  C2H5OH(г); ΔH = +42,36 кДж

Из фазового перехода определим теплоту образования жидкого C2H5OH (ж):

+42,36 = -235,31 – ΔH C2H5OH(ж);

ΔH C2H5OH(ж) = -235,31 – 42,36 = -277,67 кДж

Вычислим ΔH реакции, применяя следствие из закона Г.И. Гесса:

ΔHoх.р = 2 ΔHoCO2(г) + 3 ΔH oH2O(ж) – ΔHo C2H5OH(ж)

ΔHoх.р. = 2(-393,51) + 3(-285,84) - ( - 277,67) = -1366,87 кДж.

Вывод: реакция горения жидкого этилового спирта протекает с выделением большого количества тепла -1366,87 кДж.

^ Контрольные задания


Для решения задач нужно использовать справочный материал по дисциплинам «Химия» и «Коррозия металлов» для студентов первого курса всех специальностей и форм обучения, № 1639, авторов Васильченко Л.М., Сеницкой Г.Б., Халиковой А.В. и Сотовой Н.В.

81. Определите тепловой эффект реакции разложения 1 моля бертолетовой соли КСlО3(к) , протекающей по уравнению:


2КСlО3(к) = 2КСl(к) + 3О2(г).


Напишите термохимическое уравнение. Определите, сколько тепла выделится при разложении 100 г бертолетовой соли. Какая из солей KCl или KClO3 более термически стойкая?

^ Ответы: - 44,7 кДж, - 36,5 кДж


82. Вычислите тепловой эффект реакции спиртового брожения глюкозы (под действием ферментов), если известны теплоты образования C6H12O6 (к), C2H5OH (ж) соответственно, кДж /моль: - 1273,0; -277,6:


С6Н12О6(к) = 2 С2Н5ОН(ж) + 2СО2(г)


Напишите термохимическое уравнение. Сколько выделится тепла при брожении 1кг глюкозы?

^ Ответы: -69,22 кДж; -384,55 кДж.


83. Реакция горения аммиака выражается уравнением:


4 NН3 (г) + 5О2(г) = 4 NО (г) + 6Н2О(г).


Вычислите тепловой эффект реакции в пересчете на 1 моль NН3 (г). Напишите термохимическое уравнение горения аммиака.



Ответ: -226,2 кДж


84. Рассчитайте энтальпию образования жидкого сероуглерода CS2 по следующим данным:

Sмонокл. + О2(г) = SО2(г); Н = -296,9 кДж;

СS2(ж) + 3О2(г) = СО2(г) + 2SО2(г); Н = -1076,43 кДж;

С(граф.) + О2(г) = СО2(г); Н = -393,5 кДж.

^ Ответ: +89,12 кДж · моль-1.


85. Определите тепловой эффект химической реакции

Al2O3 (к) + SO3 (г) = Al2 (SO4)3 (к) ,


зная при стандартных условиях теплоты образования Al2O3 (к), SO3 (г) и Al2(SO4)3 (к) соответственно, кДж·моль-1: -1676,0; -395,8 и -3441,2. Сколько тепла выделится, если в реакции участвует 0,25 моль Al2O3 (к)?

^ Ответы: -1370 кДж; -342,5 кДж


86. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:


FeO (к) + CO (г) = Fe (к) + CО2 (г); H = -18,20 кДж;

СO (г) + 1/2O2 (г) = СO2 (г) Н = -283,0 кДж;

H2 (г) + ½ O2 (г) = H2O (г) Н = -241,83 кДж.

^ Ответ: + 23 кДж


87. Растворение моля безводной соды Na2CO3 в достаточно большом количестве воды сопровождается выделением 25,10 кДж теплоты, тогда как при растворении кристаллогидрата Na2CO310Н2О поглощается 66,94 кДж теплоты. Составьте термохимические уравнения процессов гидратации и растворения гидратированной соли. Вычислите теплоту гидратации Na2CO3.

^ Ответ: -91,04 кДж.


88. Тепловой эффект реакции восстановления оксида вольфрама WO3(к) водородом, приводящий к образованию вольфрама и паров воды, равен +117,2 кДж. Вычислите теплоту образования оксида вольфрама. Сколько нужно затратить тепла для получения 500 г вольфрама?

^ Ответы: -842,7 кДж · моль-1; + 318,82 кДж.


89. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением:


4NH3(г) + 3О2(г) = 2N2(г) + 6H2О(ж); Н = -1530,0 кДж.


Вычислите теплоту образования аммиака NH3(г).Сколько тепла выделяется при сгорании 10 молей NH3(г)?

^ Ответы: -46,2 кДж · моль-1 ; – 3825 кДж.


90. При получении одного грамм-эквивалента гидроксида кальция из CaO(к) и Н2О(ж) выделяется 32,75 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования оксида кальция.

^ Ответ: - 635, 5 кДж.


91. Вычислите теплоту образования карбида кальция СаС2, исходя из теплового эффекта реакции:

СаО(т) + 3С(т) = СаС2(т) + СО(г) +462,2кДж


и стандартных энтальпий образования СаО и СО. Сколько нужно затратить тепла для получения 100 кг СаС2(т)?

Ответы: – 62,8 кДж · моль-1; +7,22 · 105кДж.


92. Вычислите тепловой эффект реакции горения толуола С7Н8(ж):


С7Н8(ж) + 9О2(г) = 7 СО2(г) + 4Н2О(г)


Напишите термохимическое уравнение. Сколько тепла выделится при сгорании 200 г толуола?

^ Ответ: -3771,9 кДж; - 8199,8 кДж.


93. Используя энтальпии образования веществ, определите Н0 химической реакции:


2Mg(к) + СО2(г) = 2MgО(к) + Сграфит.


Сколько образуется графита, если в реакцию вступит 100 г Mg и сколько выделится тепла при этом?

^ Ответы: – 810,1 кДж; 25 г; - 1687,5 кДж.


94. Реакция окисления этилового спирта выражается уравнением:


С2Н5ОН(ж) + 3,0 О2(г) = 2СО2(г) + 3Н2О(ж) .


Определить теплоту образования С2Н5ОН(ж) , зная Н х.р. = - 1366,87 кДж. Напишите термохимическое уравнение. Определите мольную теплоту парообразования С2Н5ОН(ж)  С2Н5ОН(г), если известна теплота образования С2Н5ОН(г), равная –235,31 кДж · моль-1.


^ Ответы: - 277,67 кДж · моль-1 ; +42,36 кДж · моль-1


95. Рассчитайте, сколько тепла выделится при гашении 50 кг 80%-ной негашеной извести, если теплота гашения на 1 моль СаО составляет - 65 кДж/моль. Определите теплоту образования гашеной извести.

Ответы: -4,64 · 104 кДж; -986,6 кДж · моль-1 .


96. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением:


С6Н6(ж) + 7½ О2(г) = 6СО2(г) + 3Н2О(г) – 3135,6 кДж.


Вычислите теплоту образования жидкого бензола. Определите теплотворную способность жидкого бензола при условии, что стандартные условия совпадают с нормальными.

^ Ответы: 49,1 кДж · моль-1; -1,4 ·10 5 кДж.


97. Определите тепловой эффект сгорания природного газа, протекающего по уравнению:

СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г),


Сколько тепла выделится при сгорании 1 м3 газа? Расчет проведите с допущением, что стандартные условия течения реакции совпадают с нормальными условиями.


^ Ответы: - 802,3 кДж; - 35817 кДж.


98. Определите тепловой эффект сгорания жидкого сероуглерода CS2(ж) до образования газообразных СО2 и SO2. Сколько молей CS2 вступят в реакцию, если выделится 700 кДж тепла?

Ответы: -1076,43 кДж; 0,6 моль.

99. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления Fe2O3 металлическим алюминием. Напишите термохимическое уравнение. Сколько выделяется тепла, если в реакцию вступают 8 молей Fe2O3 и сколько молей железа образуется при этом?


^ Ответы: -853,84 кДж;- 6830,7 кДж; 16 моль.


100. На восстановление 14 г диоксида кремния SiO2 (к) углеродом, в результате которого образуются кремний и оксид углерода СО(г), требуется 148,7 кДж теплоты. Рассчитайте тепловой эффект реакции и напишите термохимическое уравнение. Вычислите теплоту образования SiO2.

Ответы: +638,3кДж; -859,3 кДж · моль-1.


^ ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО


Примеры решения типовых задач

Пример 1. Определите направление протекания при стандартных условиях реакции: Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(т) + 3H2O(г)

Решение. Чтобы определить направление протекания реакции, нужно вычислить изменение стандартной энергии Гиббса

Согласно следствию из закона Гесса: ΔG = ΣΔG0кон – ΣΔG0нач

Выпишем из табл.1 значения энергий Гиббса образования для всех участников реакции





Fe2O3(к)

H2(г)

Fe(т)

H2O(г)

, кДж/моль

–740,3

0

0

–228,6

Отсюда ΔG° =  { 2∙0 + 3 ∙ ( -228,6) } – { -740,3 + 3 ∙ 0 } = 54,5 кДж/моль.

Т.к. ΔG > 0, в стандартных условиях эта реакция идет в обратном направлении.

Пример 2 . Определите знаки Н0, S0 и G0 для реакции

АВ(к)+ В2(г) = АВ3(к),

протекающей при 298 К в прямом направлении. Будет ли G0 возрастать или убывать с ростом температуры?

Решение. Поскольку известно, что реакция протекает в прямом направлении, следовательно, ΔG < 0.

В левой части уравнения 1 молекула газа (В2), а в правой части уравнения газа нет, следовательно, при протекании данной реакции энтропия системы уменьшается, т.е. ΔS <0.

Поскольку Н0, S0 и G0 реакции связаны друг с другом уравнением:

ΔG0 = ΔH0– T·ΔS0,


то знак изменения энтальпии системы может быть только отрицательным: Н<0.

Т.к. энтропийная составляющая данной реакции положительна, то с ростом температуры G будет возрастать, и выше некоторой температуры реакция будет протекать в обратном направлении.

Пример 3 . При какой температуре начнется реакция:

С6Н6 (ж) + НNO3 (ж) = С6Н5NO2(ж) + Н2О (ж)?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?

Решение. Температура начала реакции рассчитывается по формуле:



Н0 и S0 рассчитывают по следствию из закона Гесса:

ΔH = ΣΔf H0кон – ΣΔf H0нач

ΔS = ΣS0кон – ΣS0нач ,

используя значения энтальпий образования и абсолютных энтропий участников реакции из таблицы 1:




С6Н6 (ж)

НNO3 (ж)

С6Н5NO2(ж)

Н2О (ж)

, кДж/моль

49,03

-173,00

15,90

285,83

, Дж/моль К

173,26

156,16

224,26

69,95



ΔH = (15,90-285,83) – (49,03-173,00) = -145,70 кДж


ΔS = (224,26+69,95) – (173,26+156,16) = -35,21 Дж/ К = -0,035 кДж/ К.

Данная реакция начнется при температуре

.

Поскольку в данной реакции энтальпийная составляющая отрицательная (Н<0), а энтропийная – положительная( -Т Δ^ S >0), то в соответствии с уравнением:

ΔG0 = ΔH0 T·ΔS0,



при Т > 4162 К реакция будет идти в обратном направлении (Δ^ G > 0), а при Т < 4162 К - в прямом направлении (ΔG < 0).


Контрольные задания


101. Прямая или обратная реакция будет протекать в системе:

MnO2(к) + 4HCl(г) ↔ MnCl2(к) + Cl2(г)

Ответ мотивируйте, вычислив G0 прямой реакции по стандартным энтальпиям образования и абсолютным энтропиям химических веществ. Изменится ли направление процесса при повышении температуры до 1000 С?

^ Ответ: - 52,07 кДж; - 46,07 кДж.

102. При какой температуре наступит равновесие системы:

2 NO (г) + Cl2 (г) ↔ 2 NOCl (г)?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?

Ответ: 623,5 К.

103. Не прибегая к вычислениям, определите, какие знаки (>0, <0, 0) имеют G, H и S для протекающей в обратном направлении реакции:

2 Н2O (г) + 2 I2(г) ↔ 4 HI (г) + O2 (г).

Как повлияет повышение температуры на направленность химической реакции?


104. При какой температуре наступит равновесие системы:

2 НCl (г) + I2(к) ↔ 2 HI (г) + Cl2 (г)?

При каких температурах более сильным восстановителем будет являться иод, а при каких – хлор?

Ответ: 1557 К.

105. С чем будет более интенсивно взаимодействовать газообразный хлористый водород (в расчете на 1 моль): с цинком или с алюминием? Ответ дайте, рассчитав G обеих реакций. Продуктами реакций являются твердая соль и газообразный водород.

^ Ответ: - 89,91 и – 114,74 кДж/моль HCl.

106. Рассчитав на основании табличных данных G и S, определите тепловой эффект реакции: AsF3 (г) + F2 (г) ↔ AsF5 (г). Экзотермической или эндотермической является данная реакция?

^ Ответ: - 316,15 кДж.

107. Вычислите изменение энергии Гиббса при 250С для реакции

СН4 (г) +2Н2S(г) → CS2(ж)+ 4H2(г)

по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий химических веществ. Можно ли назвать этот процесс самопроизвольным? Изменится ли направление процесса при повышении температуры до 1500С? Укажите роль энтальпийного и энтропийного факторов.

^ Ответ: 183,06 и 171,74 кДж.

108. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях, невозможна экзотермическая реакция: СО2 (г)2 (г) ↔ СО (г)2О (ж)? Рассчитайте G данной реакции. При каких температурах данная реакция становится самопроизвольной?

^ Ответ: 19,91 кДж.

109. Не производя вычислений, установить знак S следующих процессов:

а) СаО(к) + СО2(г) = СаСО3(к);

б) испарение воды;

в) NН3(г) + НCl(г) = NН4Cl(к);

г) СН3СООН (р) СН3СОО-(р) + Н+(р).

Ответ поясните.

110. Рассчитайте G0 реакции:

4NH3(г) +5O2(г) = 4NО(г) + 6Н2О(ж)

и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания данного процесса. Не производя вычислений укажите, каково будет изменение энтропии.

^ Ответ: -957,8 кДж.

111. Прямая или обратная реакция будет протекать в системе:

8NH3(г) + 3Br2(ж)→6NH4Br(к) + N2(г)?

Ответ мотивируйте, вычислив G0 прямой реакции по стандартным энтальпиям образования и абсолютным энтропиям химических веществ. Изменится ли направление процесса при повышении температуры до 8000 С?

^ Ответ: - 1584,87 кДж; - 2452,95 кДж.

112. При какой температуре наступит равновесие системы:

РСl5 (г) ↔РСl3 (г) + С12 (г)?

При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?

Ответ: 447,6 К.

113. Не прибегая к вычислениям, определите, какие знаки (>0, <0, 0) имеют G, H и S для протекающей в прямом направлении реакции:

СО2 (г) + 4 Н2(г) ↔ СH4 (г) + 2 Н2О (ж).

Как повлияет повышение температуры на направленность химической реакции?

114. Какие из карбонатов: ВеСО3, МgСО3 или СаСО3 можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО2? Какая реакция идет более энергично? Ответ дайте, вычислив G реакций.

^ Ответ: 31,24; - 65,32; - 130,17 кД.

115. При какой температуре наступит равновесие системы:

4 НBr (г) + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2 Br2 (г)?

При каких температурах более сильным окислителем будет являться кислород, а при каких – бром?

Ответ: 2155 К.



116. Пользуясь справочными данными, определите, возможно ли получение ванадия при температуре 298 К по схеме:


2V2O5(к) +5C(к) = 2V(к) + 5CО2(г).

Как будет влиять повышение температуры до 3000оС на направление реакции?



Ответ: 1384,4 кДж; 11136,45 кДж.

117. На основании расчета значений G0 реакций:

2 NO (г) + Br2 (г) ↔ 2 NOBr (г)

и 2 NO (г) + F2 (г) ↔ 2 NOF (г)
определите, бром или фтор является более сильным окислителем при стандартных условиях и при температуре 850оС.
Ответ: - 11,33 кДж; 87,42 кДж; - 291,72 кДж;
- 231,41 кДж.



118. С чем будет более интенсивно взаимодействовать газообразный иодистый водород (в расчете на 1 моль): с калием или с кальцием? Ответ дайте, рассчитав G0 обеих реакций. Продуктами реакций являются твердая соль и газообразный водород.

Ответ: - 325,88  и -266,28  кДж/моль.

119. На основании расчета значений G0 реакций:

N2 (г) + О2 (г) ↔ 2 NO (г)

и N2 (г) + 2 О2 (г) ↔ 2 NO2 (г)

определите, какой из оксидов будет преимущественно образовываться при стандартных условиях и при 600оС?

^ Ответ: 175,64 кДж; 166,27 кДж; 104,59 кДж; 179,05 кДж.

120. Рассчитайте G0 реакции:

2 Сu(NO3)2 (к) = 2 CuО (к) +4 NO2(г)+ O2(г)

и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания данного процесса при стандартных условиях. Не производя вычислений, укажите, каково будет изменение энтропии, а также экзо- или эндотермической является данная реакция.

Ответ: 281,5 кДж.
^ СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ


Примеры решения задач


Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2NО (г) +О2 (г) ↔ 2NО2 (г), если объем газовой смеси уменьшить в три раза?

Решение. Обозначим концентрации реагирующих веществ: =а, =b, =с. Согласно закону действия масс скорости (v) прямой и обратной реакции до изменения объема

vпр.= kпр.а2b; vобр. = kобр.c2;

После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: =За, =3b, =3с. При новых концентрациях скорости (v) прямой и обратной реакции:

= kпр. (За)2 (3b) = 27kпр.а2b;

= kобр. (3с)2 = 9kобр.c2.


Отсюда = = 27; = = 9.


Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась,. в 27 раз


Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 50 до 70°С, если температурный коэффициент реакции равен 3.

Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

= ;

= = = 9.

Следовательно, скорость реакции (), протекающей при температуре 70°С, увеличилась по сравнению со скоростью реакции (), протекающей при температуре 50°С, в 9 раз.


Пример 3. Энергия активации реакции равна 33кДж/моль. Во сколько раз увеличится скорость реакции при нагревании реакционной смеси с 25 до 60оС?

Решение. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса:

,


где Еа - энергия активации реакции;

^ А - константа для данной реакции.

Записав выражения для констант скорости данной реакции k2 и k1 при температурах соответственно Т2 и Т1 и разделив первое уравнение на второе, получим:

или


отсюда ,


т.е. скорость данной реакции увеличится в 4 раза.


Пример 4. Начальные концентрации исходных веществ в реакции

СН4 (г) +2Н2S(г) → CS2(г),+ 4H2(г)

были равны 0,3моль/л СН4 и 0,5моль/л Н2S. Найдите концентрации этих веществ в тот момент, когда образовалось 0,16 моль/л Н2. Как изменилась при этом скорость реакции?

Решение. По закону действия масс скорость данной реакции описывается уравнением:




Начальная скорость реакции равна:


,

где - константа скорости реакции, не зависящая от концентраций ее участников.

В начальный момент времени продукты реакции отсутствовали, т.е.начальные концентрации CS2 и H2 были равны 0. Расчет по уравнению реакции:

х у 0,16моль

СН4 (г) +2Н2S(г) → CS2(г),+ 4H2(г)

1моль 2моль 4моль

дает, что на образование 0,16 моль Н2 должно расходоваться


и


Поэтому к тому моменту, когда в системе образуется 0,16моль Н2, концентрации исходных веществ уменьшатся и составят: и



Соответственно, скорость реакции к этому моменту также уменьшится и будет равна:





Отношение , т.е. скорость реакции уменьшится в 1,6 раза.


^ Контрольные задания


121. При 509оС скорость реакции 2HI→ H2 + I2 составила 5,8·10-4 моль/(л∙мин). Вычислите концентрацию НI, если концентрации I2 равна 0,11 моль/л, а константа скорости реакции составляет 0,0047 л/(моль∙мин).


^ Ответ: 0,35 моль/л.


122. При увеличении температуры в системе на 45о скорость гомогенной реакции возросла в 65 раз. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции. Как изменится скорость данной реакции при охлаждении реакционной смеси с 80 до 50оС?

^ Ответ: 2,5; в 15,625 раз.


123. Начальная концентрация исходных веществ в системе

4HI(г) +O2(г) →2I2(г) + 2H2О(г)

была равна 0,7 и 0,3 моль/л. Как изменится скорость реакции к тому моменту, когда концентрация I2 станет равна 0,2 моль/л?

^ Ответ: 44,4 раза

124. Как изменится скорость реакции, протекающей в системе:

MnO2(к) + 4HCl(г) → MnCl2(к) + Cl2(г)

при изменении давления в ней в 3 раза?

Ответ: 81 раз.

125. Как следует изменить давление в системе

2 NО(г) + Cl2(г) →2 NОCl(г);

чтобы скорость реакции возросла в 125 раз?

Ответ: 5 раз.


126. Энергия активации реакции равна 47,8 кДж/моль. Во сколько раз уменьшится скорость реакции при охлаждении реакционной смеси с 85 до 40оС?

^ Ответ: 10 раз.


127. Начальная концентрация соляной кислоты в реакции

СаСО3 (т) + 2HCl(раствор) →СаCl2(раствор) +СО2(г) + H2О(раствор)

равнялась 20%масс. Как изменится скорость данной реакции при снижении концентрации НСl до 15%масс.?

^ Ответ: 1,86 раз.


128. Скорость реакции при 40оС равна 0,085 моль/(л∙мин). При какой температуре следует проводить реакцию, чтобы ее скорость равнялась 0,60 моль/(л∙мин), если энергия активации данной реакции – 21,3 кДж/моль?

Ответ: 138оС.


129. Константа скорости реакции омыления уксусноэтилового эфира:


СН3СООС2Н5(р-р) + КОН(р-р)→СН3СООК (р-р)2Н5ОН(р-р)


равна 0,1 л/моль∙мин. Начальная концентрация уксусноэтилового эфира была равна

0,01 моль/л, а щелочи – 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и в тот момент, когда концентрация эфира станет равной 0,008 моль/л.

Ответ: 5,0∙10-5 и 3,84∙10-5 моль/л∙мин.


130. При повышении температуры с 55 до 85оС скорость гомогенной реакции возросла в 80 раз. Рассчитайте температурный коэффициент и энергию активации данной реакции.

^ Ответ: 4,3; 142,5 кДж/моль.

131. Как изменится скорость реакции

2H2S(г) +3O2(г) →2SO2(г) + 2H2О(г)

Если: а)уменьшить объем реакционной смеси в 2 раза?

б)увеличить концентрацию сероводорода в 3 раза?

^ Ответ: 32 раза; 9 раз.


132. Начальные концентрация исходных веществ в системе

N2(г) +3H2(г) ↔ 2NH3(г)

составили: азота – 2 моль/л, водорода – 4 моль/л. Как изменится скорость данной реакции при снижении концентрации водорода в результате реакции до 2,8 моль/л?

^ Ответ: 3,6 раза.


133. При повышении температуры с 40 до 75оС скорость гомогенной реакции возросла в 120 раз. Как изменится скорость данной реакции при повышении температуры с 75 до 100оС?

^ Ответ: 30,6 раз


134. Как следует изменить объем реакционной смеси системы:

8NH3(г) + 3Br2(ж)→6NH4Br(к) + N2(г),

чтобы скорость реакции увеличилась в 25 раз?

Ответ: 1,5 раз


135. При уменьшении температуры с 80 до 40оС скорость гомогенной реакции снизилась в 40 раз. Чему равна энергия активации реакции?


^ Ответ: 84,7 кДж/моль.

136. Константа скорости реакции 2SO2 + O2 → 2SO3 составляет 25 л2/(моль2∙мин). Исходные концентрации SO2 и О2, равны соответственно 0,27 и 0,09 моль/л. Найдите начальную скорость этой реакции и ее скорость в тот момент, когда концентрация O2 снизилась до 0,04 моль/л.


^ Ответ: 0,164 и 0,029 моль/л∙мин.

137. Исходные концентрации N2 и О2 в системе:

N2(г) +O2(г) → 2NО(г)

равны соответственно 0,06 и 0,02 моль/л. Как изменятся концентрации N2 и О2 к тому моменту, когда скорость реакции снизится в 4,5 раза по сравнению с исходной?

^ Ответ: 0,0465 и 0,0065 моль/л.

138. Как изменится скорость реакции


2Н2(г) + 3H2O(г) → С3Н6О(г) + СО2(г) + Н2(г)


при увеличении давления в системе в 4 раза?

^ Ответ: 1024 раза.


139. Как изменится скорость реакции

Н2О(г) + C(к) → Н2(г) + CO(г),

если: а) уменьшить объем реакционной смеси в 4 раза?

б) увеличить давление в системе в 5 раз?

^ Ответ: 4 раза; 5 раз.


140. Скорость реакции при 25оС равна 0,14 моль/(л∙мин), а при 50оС –

0,88 моль/(л∙мин). Какова энергия активации данной реакции ? Какой будет скорость данной реакции при 40оС?

Ответ:58,8кДж/моль; 0,44 моль/л∙мин.


^ ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ


Примеры решения задач


Пример 1. Константа равновесия гомогенной системы

СО (г)+Н2О (г) ↔СО2 (г)+Н2 (г)

при 850°С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: ()исх.=З моль/л, ()исх.=2 моль/л.


Решение. При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей называется константой равновесия данной системы и выражается через равновесные концентрации участников реакции следующим образом:

Кравн. =


В условии задачи даны исходные концентрации тогда как в выражение Кравн. входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации ()равн.== х моль/л. Согласно уравнению реакции:

х моль х моль х моль х моль

СО (г)+Н2О (г) ↔СО2 (г)+Н2 (г)

1моль 1моль 1моль 1моль


число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По столько же молей (х моль/л) СО и Н2О расходуется для образования по х молей СО2 и Н2. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ будут:

()равн. = ()равн. = х моль/л;

()равн. = (З — х) моль/л;

()равн. = (2 — х) моль/л.

Зная константу равновесия, находим значение х, а затем и исходные концентрации всех веществ:

1 = ,

Отсюда х = 1,2 моль/л. Таким образом, равновесные концентрации участников реакции:

()равн. = ()равн. =1,2 моль/л; ()равн. = (З — 1,2) = 1,8 моль/л;

()равн. = (2 — 1,2) = 0,8 моль/л.


Пример 2. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению

РСl5 (г) ↔РСl3 (г) + С12 (г);∆Hх.р. = + 92,59 кдж.

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции — разложения РСl5?

Решение. Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле Шателье:

а) так как реакция разложения РСl5 эндотермическая (∆Нх.р.>0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение РСl5 ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление;

в) смещения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации РСl5 так и уменьшением концентрации РСl3 или С12.


Пример 3. Равновесие в системе H2(г)+ I2(г)↔ 2HI(г) установилось при следующих концентрациях участников реакции: HI – 0,05 моль/л, водорода и иода – по 0,01моль/л. Как изменятся концентрации водорода и иода при повышении концентрации HI до 0,08моль/л?

Решение. Зная равновесные концентрации участников реакции, можно рассчитать константу равновесия данной реакции:

;

При повышении концентрации HI до 0,08моль/л равновесие сместится в обратном направлении, т.е.более интенсивно начнет протекать обратная реакция


хмоль хмоль 2хмоль

H2(г)+ I2(г)↔ 2HI(г)

1моль 1моль 2моль


Если убыль HI к моменту достижения нового состояния равновесия принять равной ^ моль, то прирост концентраций Н2 и I2 к этому моменту составит х моль; подставив новые равновесные концентрации в выражение для константы равновесия, получим:

, откуда х = 0,004,

и новые равновесные концентрации Н2 и I2 составят (0,01+0,004) = 0,014 моль/л.
^
Контрольные задания


141. В каком направлении сместится равновесие системы

СО(г) + 3 Н2(г) ↔ СН4(г) + Н2О(г); ΔНо298<0


а) при повышении температуры; б) введении катализатора; в)понижении давления? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.


142. Исходные концентрации монооксида углерода и водяного пара в системе:

СО + Н2О ↔ СО2 + Н2

составляли соответственно 0,09 и 0,03 моль/л. К моменту равновесия прореагировало

22% СО. Найдите равновесные концентрации остальных участников реакции и константу равновесия.

Ответ:0,02моль/л;0,07моль/л;0,01моль/л;0,57.

143. Восстановление Fe2O3 водородом протекает по уравнению

Fe2O3(к) + 3 H2(г) ↔ 2 Fe(к) + 3 H2O(г) ; ΔНо298 = +98,6 кДж

В каком направлении сместится равновесие системы а) при уменьшении температуры;

б) увеличении концентрации водорода; в)понижении давления? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.


144. При 509оС константа скорости прямой реакции H2(г)+ I2(г)↔ 2HI(г)

равна 0,16, а обратной - 0,0047. Напишите выражение для константы равновесия и рассчитайте ее значение.

Ответ: 34.


145. При 494оС константа равновесия реакции 2NО (г)2 (г) ↔ 2NО2 (г) равна 2,2. Равновесные концентрации NО и О2 соответственно равны 0,020 и 0,030 моль/л. Вычислите их исходные концентрации.

^ Ответ: 0,025 моль/л; 0,0325 моль/л.


146. Как повлияет на выход SO2 в системе:

SO3(г) + C(к) ↔ SO2(г) + CO(г)

а) уменьшение общего объема смеси; б) уменьшение концентрации SO3; в) введение катализатора?

147. Исходные концентрации SO2 и O2 в системе: 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 составили соответственно 4 моль/л и 2 моль/л, исходное давление было равно 3,039∙105 Па. К моменту равновесия прореагировало 80% SО2. Найдите равновесные концентрации всех участников реакции, константу равновесия и давление в момент равновесия.


Ответ:3,2моль/л;0,8моль/л;0,4моль/л;40;2,23∙105 Па.

148. Исходная концентрация метана СН4 в системе СН4(г) ↔ С(к) + 2 Н2(г) составила 0,035 моль/л. К моменту равновесия прореагировало 80 % метана. Рассчитайте значение константы равновесия.

Ответ: 0,112.

149. Равновесие в системе N2(г) +3H2(г) ↔ 2NH3(г) установилось при следующих концентрациях участников реакции: N2 – 3 моль/л, H2 – 7 моль/л и NH3 – 3 моль/л. Как изменится концентрация остальных веществ при увеличении концентрации Н2 до 10моль/л?


^ Ответ: 4,44 и 2,28 моль/л.


150. Как изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2Н2(г) + 3H2O(г) → С3Н6О(г) + СО2(г) + Н2(г)

если уменьшить объем реактора в 2 раза? Повлияет ли это на равновесие в системе?

^ Ответ: 32 раза; 8 раз.


151. В каком направлении будет смещаться равновесие системы

2 СО2(г) ↔ 2 СО (г) + О2 (г) ; ΔНо298 = + 566 кДж

при: а) увеличении давления в системе; б) увеличении концентрации СO; в) введении катализатора; г) уменьшении температуры? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.

152. Константа равновесия системы 2NО (г)2 (г) ↔ 2NО2 (г) равна при некоторой температуре 2,22, а начальная концентрация NО составила 4 моль/л. Какова должна быть начальная концентрация О2, чтобы доля окисленного NO составила 40%?

^ Ответ: 1,0 моль/л.

153. При каких условиях равновесие реакции

MnO2(к) + 4HCl(г) ↔ MnCl2(к) + Cl2(г)

будет смещаться в сторону образования Cl2? Напишите выражение константы равновесия данной реакции.


154. Константа равновесия реакции СО(г)+С12(г) ↔ СОСl2(г) равна 50. Равновесные концентрации СО и Cl2 составили соответственно 0,05 и 0,02 моль/л. Найдите равновесную концентрацию СОСl2 и исходные концентрации СО и Cl2.

^ Ответ: 0,05; 0,1 и 0,07 моль/л.


155. При некоторой температуре равновесные концентрации в системе

N2O4(г) ↔ 2NO2(г)

равны для N2O4 0,15 моль/л и для NO2 0,08 моль/л. Как изменится концентрация NO2 при понижении концентрации N2O4 до 0,10 моль/л?


^ Ответ: 0,065 моль/л.

156. Константа равновесия реакции СОСl2(г) ↔ СО(г)+С12(г) равна 0,02. Исходная концентрация СОCl2 составила 0,5 моль/л. Рассчитайте равновесную концентрацию Сl2. Какую исходную концентрацию СОCl2 следует взять, чтобы увеличить выход хлора в 2 раза?

^ Ответ: 0,18 моль/л; 1,8 моль/л.

157. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

СН4(г) + СО2(г) ↔ 2 СО(г) + 2 Н2(г) ΔНо298>0;

Как следует изменить температуру и давление, чтобы увеличить выход водорода? Как повлияет на величину выхода водорода увеличение концентрации СО?


158. Константа равновесия системы СCl4(г) ↔ 2Cl2 (г) +C (к) при температуре 700 К составляет 0,77. Начальная концентрация СCl4 равна 3,2 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации участников реакции.

^ Ответ: 2,5 моль/л; 1,4 моль/л.


159. Константа равновесия реакции PCl5 ↔ PCl3 + Cl2 равна 0,63 при 500оС. Равновесные концентрации PCl3 и Cl2 одинаковы и равны 0,54 моль/л. Найдите равновесную и исходную концентрации PCl5.

^ Ответ: 0,46 моль/л; 1,0 моль/л.


160. Константа равновесия системы H2(г)+ I2(г)↔ 2HI(г) при некоторой температуре равна 50. Сколько молей H2 надо взять на 1 моль I2 , чтобы 90% последнего перевести

в HI?

Ответ: 1,55 моль.

^ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ


Примеры решения задач


Пример 1. Для определения относительной молекулярной массы вещества, являющегося неэлектролитом, его навеска массой 1,764 г была растворена в воде и объем раствора доведен до 100 мл. Измеренное осмотическое давление раствора оказалось равным 2,38∙10 Па при 20оС. Рассчитайте молярную массу указанного вещества.

Решение. В растворе объемом 1 м3 масса вещества составляет 17640 г. Из уравнения Вант-Гоффа, подставляя в это выражение экспериментальные данные, получим:


г/моль


Пример 2. Навеска вещества массой 12,42 г растворена в воде объемом 500 мл. Давление пара полученного раствора при 25 0С равно 3297,8 Па. Как по этим данным найти молярную массу растворенного вещества?

Решение. Для определения молярной массы растворенного вещества М1 надо вычислить количество молей растворенного вещества ν1, пользуясь законом Рауля:

,

где : р - давление пара над раствором;

р0 – давление пара над чистой водой, его значение при 250С согласно табл 14

равно 3306 Па;

ν2 = моль, после подстановки в закон Рауля получим:

; отсюда ν1 = ν(вещества) = 0,069 моль;

М1 = г/моль


Пример 3. Раствор, содержащий 0,85 г хлористого цинка ZnС12 в 125 г воды, замерзает при -0,23 °С. Определите кажущуюся степень диссоциации хлористого цинка в этом растворе.

Решение. Выразим прежде всего моляльную концентрацию раствора в молях на 1000 г воды. Так как молярная масса хлористого цинка равна 136 г/моль, то

моль/кг

Для растворов электролитов величина понижения точки замерзания рассчитывается по формуле

∆tзам. = i К∙Ст

Криоскопическая постоянная К для воды из табл. равна 1,86 оС следовательно, изотонический коэффициент данного раствора составит:




Степень диссоциации связана с величиной изотонического коэффициента соотношением:

или 73,5%

Здесь п – количество ионов, образующихся при диссоциации молекулы ZnCl2.

^
Контрольные задания


161. Давление пара воды при 10° С составляет 1227,8 Па. Сколько граммов метилового спирта СН3ОН следует растворить в 388 г воды , чтобы понизить давление пара до 1200 Па?

Ответ: 16 г.


162. Раствор 1,15 г глицерина в 50 мл ацетона кипит при 56,6оС. Используя табличные данные по температуре кипения чистого ацетона и его плотности, вычислите эбуллиоскопическую константу ацетона.

Ответ: 1,56.

163. Вычислите, как различаются температуры замерзания 0,5 молярных растворов глюкозы и Na2SO4, если считать степень диссоциации соли 100%-ной.


Ответ: на 1,86 оС.


164. В каких объемных отношениях надо взять воду и этиленгликоль, чтобы приготовленный из них антифриз замерзал примерно при -20оС?

Ответ: 5 : 3.


165. Какое осмотическое давление имеет 17%-ный водный раствор сахарозы С12Н22О11 при 20оС, если плотность данного раствора составляет 1,067 г/мл?



Ответ: 1,29∙106 Па.


166. Экспериментальное значение степени диссоциации CaCl2 и AlCl3 в 0,1 m растворах приблизительно одинаково и равно 75%. Как различаются температуры кипения данных растворов?

Ответ: 100,13оС; 100,17оС


167. Раствор анилина С6Н5NH2 в диэтиловом эфире при 25оС имеет давление пара 67319 Па. Рассчитайте процентную концентрацию данного раствора.


Ответ: 7,2%.


168. Из скольких атомов состоит молекула йода в спиртовом растворе, если раствор 6,35 г иода в100 г этанола кипит при 78,59оС?

Ответ: 2.


169. Давление пара раствора 58 г K2SO4 в 300 г воды при 100оС равно 0,9560∙105 Па. Давление пара чистой воды при 100оС равно 1,0133∙105 Па. Чему равна степень диссоциации данной соли?

Ответ: 95%.

170. Раствор, содержащий неэлектролит массой 55,4 г в 2,5 л воды, кипит при 100,16оС. Чему равна молярная масса данного неэлектролита?

Ответ: 72 г/моль.


171. Чему равна температура замерзания 0,1М раствора ZnSO4 , если его степень диссоциации равна 40%?

Ответ: - 0,260С.


172. В каком количестве воды надо растворить 6,84 г глюкозы С6Н12О6, чтобы давление пара воды, равное при 65оС 250 гПа, снизилось до 248 гПа?


Ответ: 84,8 г.

173. Найдите относительную молярную массу неэлектролита, если его 10%-ный раствор замерзает при -1,15оС.

^ Ответ: 180 г/моль.


174. Какое осмотическое давление будет иметь при 29оС 4%-ный водный раствор FeCl3, если экспериментально найденная степень диссоциации данной соли равна 58%?

Ответ: 1,72∙106 Па.


175. Температура кипения раствора , полученного растворением 3,21 г NH4Cl в 600 мл воды, равна 100,09оС. Найдите величину степени диссоциации данной соли.

Ответ: 73%.

176. Сколько воды надо прибавить к 5 л раствора сахара, чтобы понизить его осмотическое давление в 4 раза?

Ответ: 15 л.


177. Вычислите давление насыщенного пара 1М раствора нитрата калия, имеющего степень диссоциации 61,8% и плотность 1,05 г/мл.

^ Ответ: 3201 Па.


178. Растворением 39,7 г мочевины (NH2)2CO в воде было получено 3 л раствора. Какое осмотическое давление имеет данный раствор при 5оС и до какой температуры его надо нагреть, чтобы повысить осмотическое давление на 25 кПа?

Ответ: 5,1∙105 Па; 292 К.


179. Найдите молекулярную формулу серы, зная, что температура кипения чистого бензола на 0,081оС ниже температуры кипения 0,8%-ного раствора серы в бензоле.

Ответ: S8.


180. Рассчитайте при 25оС давление насыщенного пара гексана над раствором 1,6 г бутанола в 100 мл гексана.

Ответ: 19571 Па.


^ ИОННЫЕ РЕАКЦИИ ОБМЕНА


Примеры решения задач

Пример 1. ПР(РbSО4) = 2,2.10-8. Чему равна концентрация ионов Рb2+ и SО42- в насыщенном растворе сульфата свинца и его растворимость, выраженная молярной и массовой концентрациями?





оставить комментарий
страница4/9
Л.М. Васильченко
Дата25.09.2011
Размер1,8 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9
плохо
  49
не очень плохо
  10
средне
  5
хорошо
  13
отлично
  26
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх