додати матеріал

приховати рекламу

Гомогенне хімічна рівновага

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Гомогенне хімічна рівновага
Контрольна робота
Варіант № 1
1. Розрахуйте спорідненість (-ΔrGt) заліза до кисню повітря, Po 2 = 2,0266 * 10 4 Па при 1000К, якщо константа рівноваги реакції 2Fe + O 2 2FeO при цій температурі дорівнює 2,450 * 10 20 Па -1.
2. Константа рівноваги реакції H 2 + I 2 2HI при 717К дорівнює 46,7. Визначте кількість розклалася HI при нагріванні 1моль HI при 717К.
3. Обчисліть при температурі 298К константу рівноваги реакції CO +0,5 O 2 = CO 2 по стандартної енергії Гіббса.
Критерії оцінювання
Дана к / р оцінюється в 45 балів. № 1-10 балів, № 2-15 балів, № 3-20 балів.
Найбільш характерні помилки:
- Використання неправильних розмірностей величин;
- Помилки при виведенні ур-ня Кс реакції;
- Неправильне рішення квадратного ур-ня та використання його негативних коренів (перебування кол-ва моль прореагировавшего в-ва);
- Помилки при рахунку;
- Використання невірних довідкових значень (необхідно використовувати величини, виражені в Дж / моль, Дж / моль * К або кДж / моль);
- Слід врахувати, що ентальпія реакції утворення простих речовин дорівнює 0;
- Для розрахунку стандартної енергії Гіббса необхідно значення ентропії реакції перевести в кДж / моль;
- Якщо реакція проводиться в стандартних умовах, то необхідно використовувати P O = 0,101 МПа = 101,3 кПа.
Рішення задач
№ 1.
2Fe + O 2 2FeO
ΔG =- RTlnKp + RTПі (P ν І і вих.)
ΔG =- 8,314 * 1000ln (2,450 * 10 20) +8,314 * 1000ln (2,0266 * 10 4) = -390324-82447 =- 472,77 кДж / моль.
Відповідь. (-ΔrGt) = 472,77 кДж / моль.
№ 2
2HI H 2 + I 2
                                                     вих. 1моль 0 0
Реаком. 2х х х
Равн. 1-2х х х
Кс =
46,7 x 2 = 1-4x +4 x 2
42,7 x 2 +4 x-1 = 0
D = 186,8
x 1 = (Моль)
2x = 0,227 (моль)
Відповідь. Розклалося 0,227 моль HI.

№ 3



Всі необхідні значення станд. для CO 2, O 2 і CO беруться з довідника фізико-хімічних величин.

ΔV-прирощення числа молей під час реакції.
Для реакції CO +0,5 O 2 = CO 2
ΔV = 1 - (1 +0,5) = -0,5

Відповідь.

Індивідуальне завдання
Варіант № 5
1. За значеннями ізобарних потенціалів в довіднику [M.] визначте константу рівноваги при температурі 298К для реакції:

2. При окисленні SO 2 в SO 3 в газовій фазі встановилося хім. рівновагу:

Як буде впливати на цю рівновагу збільшення тиску і додавання азоту, не бере участі в реакції? Відповідь дати на підставі термодінаміч. спів. І користуючись принципом Ле-Шательє.
3. Якщо нагріти 0,746 кг йоду і 0,0162 кг водню в закритій посудині ємністю 1 м 3 до 693К, то при досягненні рівноваги утворюється 0,721 кг йодистого водню. Скільки йодистого водню вийде, якщо до вихідної суміші додати 0,1 кг йоду і 0,005 кг водню?
4. Процес отримання водяного газу йде з ур-нію . При 1000К конст. рівноваги дорівнює 1,45. Який склад повинна мати вихідна суміш, сост. з водяної пари і СО, щоб при 1000К рівноважна суміш містила за обсягом 25% СО 2 і 25% Н 2?
5. При Т = 1396К і Р = 1,0133 * 10 5 н / м 2 ступінь дисоціації водяної пари на водень і кисень дорівнює 0,567 * 10 -4, а ступінь дисоціації двоокису вуглецю на окис вуглецю і кисень при тих же умовах -1,551 * 10 -4. Визначити на підставі цих даних складу водяного газу, що утворюється при вказаній температурі з рівних обсягів окису вуглецю і водяної пари.
6. При температурі 1500К і тиску 0,1013 МПа ступінь дисоціації водяної пари = 1,9 * 10 -4. Висловити для реакції горіння водню константу рівноваги Кр через ступінь дисоціації водяної пари і обчислити Кр при 1500К.
7. Для реакції визначте Кр при 600К, якщо при 298К константа рівноваги цієї реакції дорівнює 1,0 * 10 5.
Довідник [M.]-короткий довідник фізико-хімічних величин. під ред. К. П. Міщенко та А. А. Равда, М., Госхіміздат, 1967р.
Критерії оцінювання
Дане індивідуальне завдання оцінюється в 110 балів.
№ 1,2 -10 балів;
№ 4,6 -15 балів;
№ 3,5,7 -20 балів;
Найбільш характерні помилки:
- Використання невірних довідкових даних;
- Помилки при виведенні ур-ня Кс і Кр для дослідженої реакції;
- Помилки при обчисленні рівноважної концентрації речовини;
- Використання невірних коренів квадратного рівняння (отримане значення коренів квадратного рівняння необхідно зіставляти з умовою задачі, щоб не отримати негативні значення концентрацій);
- Помилки при рахунку;
- При розрахунку по рівнянню реакції необхідно враховувати коефіцієнти, які стоять перед речовиною;
- Необхідно все одиниці виміру виражати в СІ (як наприклад, парціальний тиск газів в н / м 2);
- Потрібно використовувати значення температури процесу в К для розрахунку ;
- Помилки можуть бути при невірному трактуванні рівняння Менделєєва-Клапейрона (слід врахувати кількість моль-n);
-Слід відрізняти рівноважні та нерівноважні процеси і враховувати правильність їх написання;
- Довідкові дані повинні відповідати необхідному в-ву, яка вказана в умові завдання;
- Помилки також виникають при перекладі міль в кмоль, кал в Дж.
Рішення задач
№ 1
У довіднику фізико-хімічних величин [M.], знаходимо значення :
Реакція
Знач. * 10 -6, Дж / ​​кмоль

-1577,46
-370,62
-3094,00
Використовуючи рівняння:

Δn-зміна числа молей газоподібного кінцевого і початкового продуктів реакції.
Кр і парц. тиску виражені в н / м 2.
і ур-ня визначимо значення реакції:


Ответ.lg Kp = 55,87.
№ 2
У даній реакції ΔV = 2-3 =- 1, тому вираз для Кх прийме вигляд:

З рівняння видно, що зі збільшенням тиску р збільшується константа рівноваги Кх, оскільки Кр не залежить від тиску. Збільшення Кх відбудеться за рахунок збільшення чисельника і за рахунок зменшення знаменника. При відсутності інертної домішки азоту дорівнює сумі молей речовин в рівноважній суміші, яка при зсуві рівноваги змінюється незначно, тому чисельник збільшується в основному за рахунок збільшення ; Одночасно повинні зменшаться і в знаменнику. Звідси робимо висновок, що зі зростанням тиску р в рівноважній системі кол-во SO 3 зростає, рівновага зрушиться вправо, вихід сірчаного ангідриду збільшиться. Зі збільшенням кол-ва азоту збільшується сума , Що тягне за собою зменшення . Рівновага зрушиться вліво, вихід SO 3 зменшиться.
Принципу зміщення рівноваги Ле Шательє приводить із до наступним якісним висновків. Оскільки реакція утворення SO 3 з SO 2 і O 2 йде з зменшенням обсягу, то при збільшенні тиску, тобто при стисненні реагує суміші, процесом послаблює стиск, буде процес, що приводить до зменшення числа молекул в реагує суміші. Таким чином, при збільшенні тиску реакція зрушиться зліва на право і вихід SO 3 зросте.
Збільшення вмісту азоту при постійному загальному тиску веде до розведення реагує суміші, що рівноцінно зменшенню тиску при відсутності азоту, тобто призведе до зсуву рівноваги справа наліво, вихід то рівноцінно зменшенню тиску при відсутності азоту, веде до розведення реагує суміші числа молекул в реагує з SO 3 зменшиться.
№ 3
Реакція протікає за рівнянням:
H 2 + I 2 2HI
Константа рівноваги цієї реакції може бути виражена рівнянням:

Для визначення величини константи рівноваги необхідно визначити склад рівноважної газової суміші.
H 2 і I 2 реагують з утворенням HI, то в рівноважної суміші вихідне кол-во буде менше, ніж у вихідній.
  Вихідна концентрація H 2 і I 2:

Конц. получ. HI в рівноважній суміші:

Реакція протікає при постійному тиску, тоді:
H 2 + I 2 2HI
1кмоль 1кмоль 2кмоль
(2,82 кмоль 2,82 кмоль 5,64 кмоль) * 10 -3
Наст., В рівноважній суміші залишиться:

Дані речовини знаходяться в V = 1м 3, тому

Використовуючи отримані концентрації, визначимо константу рівноваги:

При додаванні до вих. суміші 0,100 кг I 2 і 0,005 кг H 2 установ. одно., але Кс не зміниться. Позначимо нову рівноважну конц.   [HI] = x, тоді рівна. конц. [I 2] і [H 2 ] Будуть рівні:

Отримаємо рівняння:

Х 1 не має фіз.смисла, т.к.конц. H 2 і I 2 будуть мати негативні значенія.След., . Оскільки V = 1 м 3, тоді

Відповідь.
№ 4
Напишемо вміст компонентів у відсотках в рівноважній суміші:

Для розглянутої реакції
Підставимо вміст речовин (в молях) у вираз для константи рівноваги:

звідки

тому що в ході реакції число молей в системі не змінюється. Виключаючи з цих рівнянь , Отримаємо рівняння:

Його рішення дає два різних корені: . Це означає, що у вихідній суміші СО (г) за обсягом може бути 36,1 або 63,9% та, відповідно, Н 2 О (г) 63,9 або 36,1%.
№ 5
Реакція утворення водяної пари протікає за рівнянням:

Константа рівноваги дорівнює:

Дисоціація двоокису вуглецю:
2CO + O 2 = 2CO 2

Дисоціація водяної пари:

Рівноважна концентрація кисню в даних реакціях однакова, тоді:

Висловимо константу рівноваги реакції дисоціації води та двоокису вуглецю через загальний тиск і ступінь дисоціації:

За умовою початкові об. конц. води і Укіс вуглецю рівні 50об.%, позначимо конц. образ. Н 2 і СО 2 в сост. рівноваги x об.%, отримаємо:

Склад водяного газу має вигляд:

Відповідь. 15,95 об.%
№ 6
Напишемо рівноважні числа молей реагентів, виражені через ступінь дисоціації :

n 0-початкова кількість (число молей) водяної пари.
Константа рівноваги цієї реакції буде виражатися рівнянням:

Висловимо парціальні тиску реагентів через загальний тиск Р, загальне число молей і ступінь дисоціації . Знаходимо:

Парціальні тиску реагентів обчислюються за рівнянням :

Таким чином,
Оскільки можна вважати і , Тому

Для зворотної реакції, тобто для реакції горіння водню при 1500К, отримаємо:

Відповідь.
№ 7
Залежність теплового ефекту від температури опред. законом Кірхгофа:

За довідником [M] знаходимо залежність теплоємності речовин від температури
Речовина
Залежність теплоємності від температури, Дж / кмоль * град





44,14
9,04
-
-8,54

29,10
-0,84
-
-

27,63
5,02
-
-

30,12
11,30
2,01
-



По рівнянню знаходимо Кр при 600К:

Відповідь.

Тест
У питаннях 1-10 необхідно вибрати правильну відповідь (він може бути тільки один).
1. При настанні стану хімічної рівноваги протікають такі процеси:
а) число молекул речовин, що складають хімічну систему збільшується в часі при незмінних зовнішніх умовах;
б) число молекул речовин, що складають хімічну систему залишається постійним у часі при незмінних зовнішніх умовах;
в) число молекул речовин, що складають хімічну систему, зменшується в часі при незмінних зовнішніх умовах.
2. Для реакції: протікає в ізобарно-ізотермічних умовах, загальний вираз для зміни енергії Гіббса має вигляд:

3. Для стану хімічної рівноваги характерно:

4. Рівняння ізотерми хімічної реакції має вигляд:

5. Для реакції:
Константа рівноваги, виражена через парціальні тиски газів, записується так:

6. Яке з виразів відповідає рівнянню ізобари хімічної реакції:

7. Стандартна константа рівноваги пов'язана з константою рівноваги Кр співвідношенням:


8. Для реакції в газовій фазі, що протікає без зміни числа молей (Δν = 0) характерно:

9. Зв'язок між Кр і Кп хімічної реакції виражається рівнянням:

10. У загальному вигляді Кх для реакції: можна виразити так:

Правильні відповіді:
№ питання
Відповідь
1.
б)
2.
в)
3.
в)
4.
г)
5.
г)
6.
в)
7.
б)
8.
в)
9.
а)
10.
б)
Кожна правильна відповідь на одне питання оцінюється в 1 бал. У результаті, відповівши на 10 запитань, можна отримати 10 балів.

У питаннях 11-20 необхідно встановити відповідність. (Наприклад 1б, 2а, 3г)-вірну відповідь може бути тільки один.
11. З рівняння ізотерми хімічної реакції видно, що величина і знак енергії Гіббса реакції залежать від П р 'і Кр (при Р = const, T = const), як:
1.ΔG <0
2. ΔG = 0
3. ΔG> 0

12. Для даних реакцій вкажіть відповідні їм константи рівноваги Кс:

13. Визначте залежність між значенням енергії Гіббса реакції і характером процесу, що протікає:
1.ΔG <0 а) реакція досягла стану
2. ΔG = 0 рівноваги;
3. ΔG> 0 б) процес незворотний
мимовільний;
в) процес незворотний
несамопроізвольний
14. Визначте зміна числа молей (Δν) для наступних реакцій:



15. Для реакції: константа рівноваги дорівнює , То при збільшенні тиску будуть спостерігатися такі процеси:
1.Δν> 0 а) Кх зменшується
2.Δν <0 б) Кх не змінюється
3.Δν = 0 в) Кх збільшується
16. Визначте Кх для реакції в ідеальній і реальної газової суміші:

а) ідеальна газова суміш
б) реальна газова суміш
17. З наведених рівнянь виберіть те, яке є ізотермою, ізохорами, ізобар хімічної реакції:
1. рівняння ізохорами
хімічної реакції
2. рівняння ізобари
хімічної реакції
3. рівняння ізотерми
хімічної реакції
18. Для даних рівнянь реакції в суміші ідеальних газів визначте співвідношення між значеннями стандартної енергією Гіббса:

19. Вкажіть вірне вираз для Кх, Кс та Кm при розгляді рівноваги хімічної реакції в ідеальному розчині:


20. Встановіть, як буде впливати тепловий ефект реакції на константу і стан рівноваги хімічної реакції:

а) константа рівноваги не зміниться, і стан рівноваги залишиться незмінним;
б) рівновага зрушиться в бік вихідних речовин;
в) константа рівноваги збільшиться, і рівновага зрушиться вправо.
Правильні відповіді
№ питання
відповідь
11.
1б2в3а
12.
1б2в3а
13.
1б2а3в
14.
1в2а3б
15.
1а2в3б
16.
1б2а
17.
1б2в3а
18.
1б2а
19
1в2а3б
20.
1в2б3а
Кожна правильна відповідь на 1 запитання оцінюється в 1 бал. Відповівши на 10 питань можна отримати 10 балів. Якщо у відповіді одна половина відповідності букв і цифр вірна, а інша ні, то така відповідь не враховується й оцінюється в 0 балів.
У питаннях 21-30 пропущено слово-відповідь, його необхідно записати (ввести) в правильному числі і відмінку.
21.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Тести | 73.5кб. | скачати

Схожі роботи:
Хімічна рівновага
Хімічна кінетика і рівновага
Швидкість хімічних реакцій Каталіз і хімічна рівновага
Хімічна кінетика 2
Ринкова рівновага
Хімічна зброя 2
Хімічна термодинаміка 2
Макроекономічна рівновага 2
Хімічна термодинаміка
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru