Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
При обучении учащихся решению расчётных задач
по химии учителя сталкиваются с рядом проблем
- решая задачу, учащиеся не понимают сущности
задач и хода их решения;
- не анализируют содержание задачи;
- не определяют последовательность действий;
- неправильно используют химический язык,
математические действия и обозначение
физических величин и др.;
Преодоление этих недостатков является одной из
главных целей, который ставит перед собой
учитель, приступая к обучению решению расчетных
задач.
Задача учителя состоит в том, чтобы научить
учащихся анализировать условия задач, через
составление логической схемы решения конкретной
задачи. Составление логической схемы задачи
предотвращает многие ошибки, которые допускают
учащиеся.
Цели урока:
- формирование умения анализировать условие
задачи;
- формирование умения определять тип расчетной
задачи, порядок действий при ее решении;
- развитие познавательных, интеллектуальных и
творческих способностей.
Задачи урока:
- овладеть способами решения химических задач с
использованием понятия “массовая доля выхода
продукта реакции от теоретического”;
- отработать навыки решения расчетных задач;
- способствовать усвоению материала, имеющего
отношение к производственным процессам;
- стимулировать углубленное изучение
теоретических вопросов, интерес к решению
творческих задач.
Ход урока
Определяем причину и сущность ситуации,
которые описываются в задачах “на выход
продукта от теоретического”.
В реальных химических реакциях масса продукта
всегда оказывается меньше расчетной. Почему?
- Многие химические реакции обратимы и не доходят
до конца.
- При взаимодействии органических веществ часто
образуются побочные продукты.
- При гетерогенных реакциях вещества плохо
перемешиваются, и часть веществ просто не
вступает в реакции.
- Часть газообразных веществ может улетучиться.
- При получении осадков часть вещества может
остаться в растворе.
Вывод:
- масса теоретическая всегда больше
практической;
- объём теоретический всегда больше объёма
практического.
Теоретический выход составляет 100%,
практический выход всегда меньше 100%.
Количество продукта, рассчитанное по уравнению
реакции, - теоретический выход, соответствует 100%.
Доля выхода продукта реакции ( - “этта”) - это отношение
массы полученного вещества к массе, которая
должна была бы получиться в соответствии с
расчетом по уравнению реакции.
Три типа задач с понятием “выход продукта”:
1. Даны массы исходного вещества
и продукта
реакции
. Определить выход продукта.
2. Даны массы исходного вещества
и выход продукта
реакции.
Определить массу продукта.
3. Даны массы продукта
и выход продукта.
Определить массу исходного вещества.
Задачи.
1. При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3 г
хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III).
Рассчитайте выход продукта реакции.
2. Над 16 г серы пропустили водород при
нагревании. Определите объем (н.у.) полученного
сероводорода, если выход продукта реакции
составляет 85% от теоретически возможного.
3. Какой объём оксида углерода (II) был взят для
восстановления оксида железа (III), если получено
11,2г железа с выходом 80% от теоретически
возможного.
Анализ задач.
Каждая задача складывается из совокупности
данных (известные вещества) – условия задачи
(“выход” и т.п.) – и вопроса (вещества, параметры
которых требуется найти). Кроме этого, в ней есть
система зависимостей, которые связывают искомое
с данными и данные между собой.
Задачи анализа:
1) выявить все данные;
2) выявить зависимости между данными и
условиями;
3) выявить зависимости между данным и искомым.
Итак, выясняем:
1. О каких веществах идет речь?
2. Какие изменения произошли с веществами?
3. Какие величины названы в условии задачи?
4. Какие данные – практические или
теоретические, названы в условии задачи?
5. Какие из данных можно непосредственно
использовать для расчётов по уравнениям реакций,
а какие необходимо преобразовать, используя
массовую долю выхода?
Алгоритмы решения задач трёх типов:
Определение выхода продукта в % от теоретически
возможного.
1. Запишите уравнение химической реакции и
расставьте коэффициенты.
2. Под формулами веществ напишите количество
вещества согласно коэффициентам.
3. Практически полученная масса известна.
4. Определите теоретическую массу.
5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся
практическую массу к теоретической и умножив на
100%.
6. Запишите ответ.
Расчет массы продукта реакции, если известен
выход продукта.
1. Запишите “дано” и “найти”, запишите
уравнение, расставьте коэффициенты.
2. Найдите теоретическое количество вещества
для исходных веществ. n =
3. Найдите теоретическое количество вещества
продукта реакции, согласно коэффициентам.
4. Вычислите теоретические массу или объем
продукта реакции.
m = M * n или V = V m * n
5. Вычислите практические массу или объем
продукта реакции (умножьте массу теоретическую
или объем теоретический на долю выхода).
Расчет массы исходного вещества, если известны
масса продукта реакции и выход продукта.
1. По известному практическому объёму или массе,
найдите теоретический объём или массу (используя
долю выхода продукта).
2. Найдите теоретическое количество вещества
для продукта.
3. Найдите теоретическое количество вещества
для исходного вещества, согласно коэффициентам.
4. С помощью теоретического количества вещества
найдите массу или объем исходных веществ в
реакции.
Домашнее задание.
Решите задачи:
1. Для окисления оксида серы (IV) взяли 112 л (н.у.)
кислорода и получили 760 г оксида серы (VI). Чему
равен выход продукта в процентах от теоретически
возможного?
2. При взаимодействии азота и водорода получили
95 г аммиака NH 3 с выходом 35%. Какие объёмы
азота и водорода были взяты для реакции?
3. 64,8 г оксида цинка восстановили избытком
углерода. Определите массу образовавшегося
металла, если выход продукта реакции равен 65%.
Многие химические реакции происходят только
под действием светового излучения. Для
возбуждения таких реакций обычно используют
видимое или УФ излучение (длина волны l = 200 ё 700 нм).
Энергия одного кванта света связана с длиной
волны соотношением:
где n - частота излучения, h
= 6.626 . 10 -34
Дж. с - постоянная Планка, c
= 3 . 10 8 м/с
- скорость света. Один моль квантов света иногда
называют эйнштейном
.
При поглощении света происходит первичная
реакция
(фотохимическая активация) и молекула
переходит в возбужденное электронное состояние:
A + h
A*.
Возбужденная молекула может испытывать
последующие превращения (вторичные реакции
):
1) флюоресценция
, т.е. быстрое испускание
света и переход в исходное электронное
состояние:
A* A + h f
.
Частота испускаемого света меньше или равна
частоте поглощаемого в первичном процессе света:
f
.
2) Фосфоресценция
- испускание света с
некоторой задержкой по времени, которая
необходима для того, чтобы молекула за счет
безызлучательных процессов перешла в другое
возбужденное состояние.
3) Дезактивация
при соударении:
4) Диссоциация
:
5) Реакция с другими молекулами:
Квантовый выход
фотохимической реакции равен
отношению числа прореагировавших молекул к
числу поглощенных фотонов. По закону
эквивалентности
Эйнштейна-Штарка, каждый
поглощенный фотон вызывает фотохимическое
возбуждение одной молекулы. Это означает, что
теоретически первичный квантовый выход всегда
равен 1.
Экспериментальные значения квантового выхода
могут значительно отклоняться от 1 за счет
вторичных процессов (10 -3 < < 10 6). Высокие
значения квантового выхода ( > 1) свидетельствуют о
протекании цепной реакции. Низкие значения ( < 1) характерны для
реакций, включающих процессы релаксации, т.е.
потери энергии возбуждения.
Кинетика фотохимических реакций описывается
обычными дифференциальными уравнениями,
выражающими закон действующих масс.
Единственное отличие от обычных реакций с
термическим возбуждением состоит в том, что
скорость фотохимических процессов не зависит от
концентрации исходного вещества, а в
соответствии с законом фотохимической
эквивалентности определяется только
интенсивностью поглощенного света.
Пример 8-1. Свет с длиной волны 436 нм проходил в
течение 900 с через раствор брома и коричной
кислоты в CCl 4 . Среднее количество
поглощенной энергии 1.919 . 10 -3 Дж/с. В
результате фотохимической реакции количество
брома уменьшилось на 3,83 . 10 19 молекул.
Чему равен квантовый выход? Предложите механизм
реакции, объясняющий квантовый выход.
Решение. В результате реакции поглотилось 1.919 . 10 -3.
900 = 1.73 Дж световой энергии. Энергия одного
моля квантов составляет E = N
A hc
/ l = 6.02 . 10 23.
6.626 . 10 -34. 3 . 10 8 / 436 . 10 -9
= 2.74 . 10 5 Дж. Число молей поглощенных
квантов света равно n
(hn
) = 1.73 / 2.74 . 10 5
= 6.29 . 10 -6 . Квантовый выход реакции равен
= n
(Br 2)
/ n
(hn
) = (3,83 . 10 19 /6.02 . 10 23)
/ 6.29 . 10 -6 = 10.
Такое значение квантового выхода характерно
для цепной реакции, механизм которой может быть
следующим:
Br 2 + hn
Br + Br
(зарождение цепи),
Br + C 6 H 5 CH=CHCOOH C 6 H 5 CHBr-
CHCOOH
C 6 H 5 CHBr- CHCOOH + Br 2 C 6 H 5 CHBr- CHBrCOOH + Br
Br + Br Br 2 (обрыв
цепи).
Пример 8-2. Фотолиз Cr(CO) 6 в присутствии
вещества M может протекать по следующему
механизму:
Cr(CO) 6 + hn
Cr(CO) 5
+ CO, I
Cr(CO) 5 + CO Cr(CO) 6 ,
k
2
Cr(CO) 5 + M Cr(CO) 5 M,
k
3
Cr(CO) 5 M Cr(CO) 5 +
M, k
4
Предполагая, что интенсивность поглощенного
света мала: I
<< k
4 ,
найдите фактор f
в уравнении d
/dt
= -f
. Покажите, что график
зависимости 1/f
от [M] - прямая линия.
Решение.
Применим приближение
квазистационарных концентраций к
промежуточному продукту Cr(CO) 5:
Из этого выражения можно найти
квазистационарную концентрацию :
Скорость образования продукта реакции Cr(CO) 5 M
равна:
Подставляю квазистационарную концентрацию
, находим:
,
где фактор f
определяется следующим
образом:
.
Обратная величина 1/f
линейно зависит от [M]:
.
8-1. Энергия активации фотохимической реакции
равна 30 ккал/моль. Какова должна быть минимальная
длина волны света для того, чтобы инициировать
эту реакцию? Чему равна частота этого света?(ответ)
8-2. Энергия связи C- I в молекуле CH 3 I
составляет 50 ккал/моль. Чему равна кинетическая
энергия продуктов реакции
CH 3 I + hn
CH 3 .
+ I .
при действии на CH 3 I УФ света с длиной волны
253.7 нм?(ответ)
8-3. Определите квантовый выход фотолиза
иодоводорода, который протекает по механизму:
HI + hn
H . + I .
,
H . + HI H 2 . +
I,
I . + I . I 2 .(ответ)
8-4. Рассчитайте квантовый выход
фотохимической реакции
(CH 3) 2 CO C 2 H 6
+ CO,
протекающей под действием УФ света с длиной
волны 313 нм. Исходные данные: объем реакционного
сосуда 59 мл; среднее количество поглощенной
энергии 4.40 . 10 -3 Дж/с; время облучения 7
ч; температура реакции 56.7 о С; начальное
давление 766.3 Торр; конечное давление 783.2 Торр.(ответ)
8-5. Молекулы в сетчатке глаза человека
способны передавать сигнал в зрительный нерв,
если скорость поступления излучения равна 2. 10 -16
Вт. Найдите минимальное число фотонов, которое
должно за 1 с попадать на сетчатку глаза, чтобы
создать зрительное ощущение. Среднюю длину волны
света можно принять равной 550 нм.(ответ)
8-6. Вычислите максимально возможный выход
углеводов с 1 га зеленых насаждений в течение
лета. Исходные данные: солнечная энергия 1.0
кал/(см 2. мин); летний день 8 ч; в область
поглощения хлорофилла (400 ё 650 нм, средняя длина
волны 550 нм) попадает 1/3 излучения; квантовый
выход 0.12 единиц H 2 CO на фотон.(ответ)
8-7. Аммиак разлагается УФ светом (длина волны
200 нм) с квантовым выходом 0.14. Сколько калорий
света необходимо для разложения 1 г аммиака?
Задачи на практический выход.
1 .Вычислите объем аммиака, который можно получить, нагревая 20г хлорида аммония с избытком гидроксида кальция, если объемная доля выхода аммиака составляет 98%.
2NH
4
Cl + Ca(OH)
2
= 2NH
3
+H
2
O; Mr(NH
4
Cl) =53,5
NH
4 Cl
+0,5Са(ОH
) 2 = NH
3 +0,5H
2 O
1)Рассчитаем теоретический выход
20/53,5=Х/22,4; Х=8,37л(это теоретический выход)
2) Рассчитаем практический выход
V
(практического)=V
(теоретического)/выход прдукта*100%
V
(практического)=8,37л*98%/(делим на) 100% = 8.2л
Ответ: 8,2 л N
Нз
2.Из 320г сернистого колчедана, содержащего 45% серы, было получено 405г серной кислоты (расчёт на безводную кислоту). Вычислите массовую долю выхода серной кислоты.
Составим схему производственного получения серной кислоты
320г 45% 405г, ή-?
FeS
2 →
S
→
H
2 SO
4
1)Рассчитаем долю серы в колчедане
2)Рассчитаем теоретический выход серной кислоты
3) Рассчитаем выход продукта в процентах
З.Вычислите массу фосфора необходимую для получения 200 кг фосфорной кислоты, если массовая доля выхода продукта составляет 90%.
Составим схему производственного получения фосфорной кислоты
Х 200кг,ή=90%
P
→
H
3 PO
4
1)Рассчитаем массу теоретического выхода фосфорной кислоты
m
т =
2) Рассчитаем массу фосфора
Ответ:70,Зкг
4.Юный химик на занятиях кружка решил получить азотную кислоту реакцией обмена между нитратом калия и концентрированной серной кислотой. Вычислить массу азотной кислоты, которую он получил из 20,2г- нитрата калия, если массовая доля выхода кислоты была 0,98
5.При нагревании нитрита аммония N
Н 4 NO
2 образуются азот и вода. Вычислите объем азота (н. у), который можно получить при разложении 6,4г нитрита аммония, если объемная доля выхода азота составляет 89%.
6.Вычислите объем оксида азота (II), который можно получит при каталитическом окислении в лаборатории 5,6л аммиака, если объемная доля выхода оксида азота (II
) равна 90%.
7.Металлический барий получают восстановлением его оксида металлическим алюминием c
образованием оксида алюминия и бария. Вычислите массовую долю выхода бария, если из 4,59 кг оксида бария было получено 3,8 кг бария.
Ответ: 92,5%
8.Определите, какая масса меди потребуется для реакции с избытком концентрированной азотной кислоты для получения 2,1 л (н. у) оксида азота (IV
), если объемная доля выхода оксида азота (IV
) равна 94%.
Ответ: 3,19
9.Какой объем оксида серы (IV
) надо взять для реакции окисления кислородом, чтобы получить оксид серы (V
I) массой 20г. если выход продукт равен 80% (н.у).?
2SO
2
+ O
2
= 2SO
3
; V.(SO
2
)
=22.4
л; Mr(SO
3
) =80
1) Рассчитаем теоретический выход
m
(теорет) =
2)Рассчитаем массу SO
2
10.При нагревании смеси оксида кальция массой 19,6г с коксом массой 20г получили карбид кальция массой 16г. Определите выход карбида кальция, если массовая доля углерода в коксе составляет 90%.
Ответ: 71.4%
11 .Через раствор массой 50г с массовой долей иодида натрия 15% пропустили избыток хлора, выделился йод массой 5,6г. Определите выход продукта реакции от теоретически возможного в %.
Ответ: 88,2%.
12.Определить выход силиката натрия в % к теоретическому, если при сплавлении 10 кг гидроксида натрия с оксидом кремния (IV
) получено 12,2 кг силиката натрия. Ответ 80%
13.Из 4 кг оксида алюминия удаётся выплавить 2 кг алюминия. Вычислите массовую долю выхода алюминия от теоретически возможного.
Ответ:94,3%
14.Вьичислите объем аммиака, который получается при нагревании смеси хлорида аммония массой 160,5 г и гидроксида кальция, если объемная доля выхода аммиака от теоретически возможного составляет 78%.
Ответ:52.4л
15.Какое количество аммиака потребуется для получения 8 т нитрата аммония, если выход продукта составляет 80% от теоретически возможного?
Ответ:2,IЗт
16.Какое количество уксусного альдегида может быть получено по реакции Кучерова, если в реакцию вступило 83,6 л ацетилена, а практический выход составил 80% от теоретически возможного?
Ответ: 131,З6г
17.Какое количество бензола потребуется для получения 738г нитробензола, если практический выход составляет 92% от теоретического.?
Ответ 508.75г
1 8.При нитрировании 46,8 бензола получено 66,42г нитробензола. Определите практический выход нитробензола в % от теоретически возможного.
19.Сколько граммов бензола можно получить из 22,4 л ацетилена, если практический выход бензола составил 40%.?
20.Какой объем бензола (ρ=0,9г/см 3) потребуется, чтобы получить 30,75г нитробензола, если выход при нитровании составляет 90% от теоретически возможного?
21 .Из 32г этилена было получено 44г спирта. Вычислите практический выход продукта в % от теоретически возможного.
22.Сколько граммов этилового спирта можно получить из 1м 3 природного газа, содержащего 6% этилена, если практический выход составил 80%?
23.Какое количество кислоты и спирта необходимо для получения 29,6г уксуснометилового эфира, если его выход составил 80% от теоретически возможного?
24.При гидролизе 500кг древесины, содержащей 50% целлюлозьг, получается 70кг глюкозы. Вычислите ее практический выход в % от теоретически возможного.
25.Сколько глюкозы получается из 250 кг опилок, содержащих 40% глюкозы. Какое количество спирта можно получить из этого количества глюкозы при 85%-ном практическом выходе?
Ответ:43,43г
26.Сколько граммов нитробензола нужно взять, чтобы восстановлением получить 186г анилина, выход которого составляет 92% от теоретического 27. Вычислите массу сложного эфира, который получили из 460г муравьиной кислоты и 460г этилового спирта. Выход эфира от теоретически возможного составляет 80%.
28.При обработке 1т фосфорита, содержащего 62% фосфата кальция, серной кислотой было получено 910,8кг суперфосфата. Определить выход суперфосфата в % по отношению к теоретическому.
Са 3 (РО 4) 2 + 2Н 2 S
0 4 = Са (Н 2 Р0 4) 2 + 2СаS
0 4
З0.Для получения кальциевой селитры, 1т мела обработали разбавленной азотной кислотой. При этом выход кальциевой селитры составил 85% по отношению к теоретическому. Сколько селитры было получено?
Ответ: 1394кг
31 .Из 56кг азота было синтезировано 48 кг аммиака. Каков выход аммиака в процентах к теоретическому.
Ответ: 70,5%
32. 34 кг аммиака пропустили через раствор серной кислоты. Выход сульфата аммония составил 90% от теоретического. Сколько килограммов сульфата аммония получено?
Ответ:118,8кг
З3.При окислении З4кг аммиака было получено 54кг окиси азота (II
).Вычислить выход окиси азота в % по отношению к теоретическому.
34.В лаборатории аммиак получают взаимодействием хлористого аммония с гашёной известью. Сколько граммов аммиака было получено, если израсходовано 107г хлористого аммония и выход аммиака составил 90% от теоретического?
Ответ:30,6г
35.Из 60кг водорода и соответствующего количества азота было синтезировано 272 кг аммиака. Каков выход аммиака в % к теоретически возможному?
36. Из 86,7г натриевой селитры, содержащей 2% примесей, получено 56,7г азотной кислоты, каков выход азотной кислоты в % к теоретически возможному?
Ответ: 90%.
37.При пропускания аммиака через 6Зкг 50% раствора азотной кислоты было получено З8кг аммиачной селитры. Каков выход ее в % к теоретически возможному?
38.Для получения фосфорной кислоты было израсходовано ЗI4кг фосфорита, содержащего 50% фосфата кальция. Выход фосфорной кислоты составил 95%.Сколько кислоты было получено?
Ответ:94,Зкг
39.
49кг 50% раствора серной кислоты было нейтрализовано гашёной известью, причем получилось 30,6кг сульфата кальция. Определить выход продукта в % к теоретическому.
40.Фосфор получают в технике по уравнению реакции;
Саз (Р0 4) 2 + 3SiО 2 +5С →ЗСaSi
О 3 + 2Р +5СО
Каков выход фосфора в % к теоретическому, если его получилось 12,4 кг из 77 кг фосфорнокислого кальция?
Ответ: 80,5%
41 .Вычислите выход карбида кальция в % к теоретическому, если 15,2кг его
были получены из I4кг окиси кальция.
42. Ацетилен получают взаимодействием.карбида кальция с водой
СаС 2 +2Н 2 0= Са(ОН) 2 +С 2 Н 2
Сколько граммов ацетилена получится, если израсходовано 33,7г карбида кальция, содержащего 5% примесей и выход ацетилена составил 90% к теоретическому?
Ответ: 11,7г
43.При действии соляной кислоты на 50г мела получилось 20г углекислого газа. Каков выход его в % к теоретическому?
Ответ: 90,9%
44.При обжиге 1т известняка, содержащего 10% примесей, выход углекислого газа составил 95%. Сколько килограммов углекислого газа было получен?
Ответ: 376,2 кг.
45. Определить выход силиката натрия в % к теоретическому, если при сплавлении 10кг едкого натра с песком получено 12,2 кг силиката натрия.
1.
Определите температуру, при которой равновесное парциальное давление СО 2 в реакции MgСО 3 (к) = MgО(к) + СО 2 (г) равно 10 4 Па.
2.
Определите температуру, при которой равновесное парциальное давление Cl 2 в реакции PtCl 4 (к) = PtCl 2 (к) + Cl 2 (г) равно 10 2 Па.
3.
Определите температуру, при которой константа равновесия К р
реакции СаСО 3 (к) = СаО(к) + СО 2 (г) равна 1. Чему равно при этом равновесное парциальное давление СО 2 ?
4.
Рассчитайте температуру термического разложения сульфата меди CuSO 4 (к) = CuO(к) + SO 3 (г), при которой константа равновесия К р
равна 1. Чему равно при этом равновесное парциальное давление SO 3 ?
5.
Рассчитайте равновесные концентрации всех компонентов обратимой реакции СО(г) + Н 2 О(г) = Н 2 (г) + СО 2 (г) при некоторой температуре, если константа равновесия при этой температуре К р
= 1, исходная смесь содержала 44 г/л СО и 36 г/л Н 2 О, а продукты отсутствовали. Найдите температуру, при которой константа равновесия этой реакции равна 1, используя справочные данные.
6.
В газовой смеси с начальными концентрациями (моль/л) компонентов СО – 0,1; Н 2 О – 0,5; СО 2 – 0,05; Н 2 – 0,05 протекает обратимая химическая реакция СО(г) + Н 2 О(г) = Н 2 (г) + СО 2 (г) . этой реакции при некоторой температуре, если равновесие установилось, когда концентрация Н 2 О составила 0,45 моль/л.
7.
Константа равновесия К с
реакции N 2 (г) + 3H 2 (г) = 2NH 3 (г) при некоторой температуре равна 0,5. Равновесные концентрации (моль/л): Н 2 – 0,1 и NH 3 – 0,05. Рассчитайте начальную и равновесную концентрации азота в предположении, что продукт в начале реакции отсутствовал. Предложите условия повышения выхода аммиака. Как повышение общего давления влияет на смещение равновесия данной реакции?
8.
В реактор объемом 100 л введено 30 г водорода и 64 г азота при некоторой температуре. Равновесие наступило, когда прореагировала половина всего водорода по реакции N 2 (г) + 3H 2 (г) = 2NH 3 (г). Рассчитайте константу равновесия К с
при этой температуре. Сколько литров азота в пересчете на нормальные условия осталось в равновесной смеси?
9.
Для проведения синтеза аммиака по реакции N 2 (г) + 3H 2 (г) = 2NH 3 (г) взяли 2 моля азота и 3 моля водорода. Реакцию проводили при постоянном давлении 40 атм и температуре 500 К. Рассчитайте равновесный состав смеси и выход аммиака.
10.
Рассчитайте константу равновесия обратимой реакции 2NO(г) +
Cl 2 (г)= = 2NOCl(г) при некоторой температуре, если в реактор объемом 10 л было введено 4 моля NO и 2 моля Cl 2 , а к моменту наступления равновесия прореагировало 40% оксида азота. Чему равен выход продукта реакции? Как повлияет повышение температуры и общего давления на выход продукта реакции, если известно, что реакция экзотермическая?
11.
В реакторе объемом 10 л при постоянной температуре протекает обратимая химическая реакция по уравнению 2SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г). Рассчитайте константу равновесия К с
этой реакции, если исходная смесь содержала 2 моля SO 2 и 2 моля О 2 , продукт отсутствовал, а к моменту установления равновесия в системе осталось 10% от начального количества SO 2 . Чему равен выход продукта реакции?
12.
Напишите выражение для константы равновесия К с
реакции 2SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г). Рассчитайте константу равновесия этой реакции при некоторой температуре, если равновесные концентрации (моль/л) равны: SO 2 – 0,02; O 2 – 0,1; SO 3 – 0,06. Чему равны исходные концентрации SO 2 и O 2 , если продукт реакции отсутствовал? Как повлияет повышение температуры и понижение общего давления на смещение равновесия этой реакции?
13.
Реакцию 2SO 2 (г) + O 2 (г) = 2SO 3 (г) проводят при постоянном давлении 1атм и температуре 800 К. Найдите равновесный состав газовой смеси при начальном составе: а) SO 2 – 2 моля, O 2 – 1 моль; б) SO 2 – 4 моля,
O 2 – 2моля; продукт отсутствует. Как исходный состав влияет на выход продукта этой реакции?
14.
Константа равновесия реакции H 2 (г) + I 2 (г) = 2HI(г) при некоторой температуре равна 10. Рассчитайте равновесную концентрацию HI, если исходные концентрации Н 2 и I 2 были равны 0,4 и 0,5 моль/л соответственно, а продукты в начальный момент отсутствовали.
15.
Химическое равновесие некоторой гомогенной реакции А(г) +
В(г)= 2D(г) установилось при следующих концентрациях реагентов (моль/л): с
А = 0,02; с
В = 0,08; с
D = 0,04. В равновесную систему добавили без изменения объема 0,2 моль/л вещества А. Рассчитайте новые равновесные концентрации веществ и стандартную энергию Гельмгольца этой реакции, если реакцию проводили при постоянной температуре 450 К.Чему равна К р
этой реакции при данной температуре?
16.
При смешивании газов А и В в системе А(г) + В(г) = С(г) + D(г) установилось равновесие при следующих концентрациях: с
А = 0,5 моль/л и с
С = 0,2 моль/л. Константа равновесия К с
равна 4 .
10 −2 . Найдите исходные концентрации веществ А и В при условии, что продукты отсутствовали. Чему равен выход продуктов реакции?
17.
Исходная система объемом 1 л состояла из 27,5 г PCl 3 и 28,4 г Cl 2 . Равновесие реакции PCl 3 (г) + Cl 2 (г) = PCl 5 (г) установилось, когда осталось 15,68 г хлора. Рассчитайте константу равновесия и равновесные концентрации всех компонентов. Определите температуру, при которой константа равновесия равна найденной величине, используя справочные данные. Как изменение общего давления и температуры влияет на смещение равновесия в этой системе?
18.
Исходная смесь состояла из газообразных N 2 и Н 2 с одинаковыми парциальными давлениями. При установлении равновесия N 2 (г) + 3H 2 (г) = 2NH 3 (г) давление водорода снизилось в два раза. Во сколько раз уменьшилось общее давление в системе по сравнению с начальным?
19.
В закрытый сосуд вводят жидкий метанол СН 3 ОН и газообразный кислород. В результате протекания реакции 2СН 3 ОН(ж) + 3О 2 (г) = 2СО 2 (г)+ + 2Н 2 О(ж) к моменту наступления равновесия парциальное давление кислорода уменьшилось в 2 раза. Во сколько раз изменилось общее давление в системе по сравнению с начальным?
20.
Рассчитайте константу равновесия К р
реакции А(г) = В(г) + Е(г) при 500 К, если при 400 К она равна 50. Тепловой эффект реакции в этом температурном интервале можно считать постоянным, равным −150 кДж. Чему равна К с
этой реакции при этих температурах?
21.
Для реакции N 2 (г) + 3H 2 (г) = 2NH 3 (г) известны значения К р
при двух температурах: при 400 К К р
= 51,23, при 500 К К р
= 0,2. Рассчитайте все остальные термодинамические функции этой реакции, пренебрегая зависимостью энтальпии и энтропии реакции от температуры.
22.
Для реакции N 2 O 4 (г) = 2NO 2 (г) известны значения К р
при двух температурах: при 298 К К р
= 0,15, при 400 К К р
= 54,66. Рассчитайте все остальные термодинамические функции этой реакции, пренебрегая зависимостью энтальпии и энтропии реакции от температуры.
23.
Для реакции СаСО 3 (к) = СаО(к) + СО 2 (г) известны значения К р
при двух температурах: при 900 К К р
= 0,011, при 1100 К К р
= 0,84. Рассчитайте все остальные термодинамические функции этой реакции, пренебрегая зависимостью энтальпии и энтропии реакции от температуры.
24.
Реакцию А(г) + В(г) = 2Н(г) проводят при постоянном давлении Р
0 =
10 атм. Рассчитайте равновесный состав реакционной смеси при некоторой температуре, если константа равновесия К р
при этой температуре равна 5, а исходные количества молей реагирующих веществ были равны n
A – 1; n
B – 2; n
H – 0. Чему равны степени превращения веществ А и В и выход продукта?
25.
Реакцию А(г) + В(к) = 2Н(г) проводят при постоянном давлении Р
0 =
2 атм. Напишите выражение для константы равновесия К р
. Рассчитайте равновесный состав реакционной смеси при некоторой температуре, если константа равновесия К р
при этой температуре равна 4, а исходные количества молей реагирующих веществ были равны n
A – 2; n
B – 4; n
H – 0. Чему равна степень превращения вещества В и выход продукта Н?
26.
Выразите константу равновесия К р
, изменение энергии Гиббса ∆ r G
0 , изменение энтальпии ∆ r H
0 и энтропии ∆ r S
0 реакции СО 2 (г) + С(к) = 2СО(г) через те же характеристики реакций С(к) + О 2 (г) = СО(г) и
2СО(г) + О 2 (г) = 2СО 2 (г) .
27.
Определите, в какой из реакций С(к) + О 2 (г) = СО 2 (г) или MgСО 3 (к) = = MgО(к) + СО 2 (г) влияние температуры на смещение равновесия (на константу равновесия) будет больше.
28.
Рассчитайте константу равновесия К р
при 1500 К реакции
2СО 2 (г) = 2СО(г) + О 2 (г), если при 1000 К К р
= 3,7 .
10 −16 . (Считайте тепловой эффект реакции не зависящим от температуры.)
29.
Ниже приведены термохимические уравнения ряда реакций. Предскажите, в какую сторону будет смещаться равновесие в этих системах: а) при повышении температуры; б) при повышении общего давления:
CH 4 (г) + CO 2 (г) = 2CO(г) + 2H 2 (г) ∆H > 0;
2CO(г) = CO 2 (г) + C(к) ∆H < 0;
MgСО 3 (к) = MgО(к) + СО 2 (г) ∆H > 0;
2HCl(г) = H 2 (г) + Cl 2 (г) ∆H > 0;
2H 2 O(г) = 2H 2 (г) + O 2 (г) ∆H > 0;
NH 3 (г) + HCl(г) = NH 4 Cl(к) ∆H < 0;
C 2 H 5 OH(ж) = C 2 H 4 (г) + H 2 O(г) ∆H > 0;
2C(к) + 3H 2 (г) = C 2 H 6 (г) ∆H < 0;
N 2 (г) + O 2 (г) = 2NO(г) ∆H > 0.
Напишите выражения для констант равновесия К р
этих реакций.
