Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте скорость реакции между растворами хлорида калия и нитрата серебра, концентрации которых составляют соответственно 0,2 и 0,3 моль/л, а k=1,5∙10^-3л∙моль^-1∙с^-1.

Решение:

AgNO₃ + KCl = AgCl↓ + KNO₃

Скорость прямой реакции равна:

υ = k·[AgNO₃]·[KCl]

υ = 1,5∙10^-3 · 0,2 · 0,3 = 9·10^-5  моль/л·с

Таким образом, скорость реакции равна v = 9·10-5  моль/л·с

Задача 2. Рассчитайте, во сколько раз изменится скорость реакции Н₂+Сl₂ = 2НСl при увеличении давления в 2 раза.

Решение:

В реакции:

H₂ + Cl₂ = 2HCl

υ ₁ = k∙[H₂]∙[Cl₂];

При увеличении давления в 2 раза концентрация веществ увеличится тоже в 2 раза, и скорость реакции станет равна:

υ ₂= k∙[2H₂]∙[2Cl₂]

υ₂/υ₁= k∙[2H2]∙[2Cl₂]/k∙[H₂] ∙[Cl₂] = 4.

Тогда скорость реакции возрастает в 4 раза.

Задача 3. Температурный коэффициент реакции равен 2,5. Как изменится ее скорость при нагревании реакционной смеси от 30 °С до 50 °С?

Решение:

Воспользуемся правилом Вант-Гоффа:

Скорость реакции  увеличится в 6,25 раз

Задача 4. При установившемся равновесии в реакции Fe₂O_3(т)+ 3CO_(г) = 2Fe_(т) +3CO_2(г), равновесные концентрации составили: [CO]=1 моль/л и [CO₂]= 2 моль/л. Вычислите исходную концентрацию [CO]_исх. Чему равна константа равновесия?

Решение:

Fe₂O₃ (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO₂ (г)

3 моль СО₂ образуется, если в реакцию вступают 3 моль СО,

2 моль СО2                               —                           х

х = 2 моль СО

Значит исходная концентрация  [CO]_исх = [CO]_pавн + 2 моль =1+2=3 моль.

К = [СО₂]³ ̸ [СО]³

К = 2³/1³ = 8

Задача 5. Для реакции FeO(к)  + CO(г) ↔ Fe(к) + CO2(г) константа равновесия при 1000⁰С равна 0,5. Начальные концентрации СО и СО₂ были соответственно равны 0,05 и 0,01 моль/л. Найдите их равновесные концентрации.

Решение:

FeO(к) + CO(г)↔Fe(к) + CO2(г)

Запишем выражение для константы равновесия:

К = [СО₂] ̸ [СО]

Пусть равновесные концентрации равны:

[СО]равн = (0,05 – х) моль/л

[СО₂]равн = (0,01 + х) моль/л

Подставим значения в выражение для константы равновесия:

К = (0,01 + х)/(0,05 – х) = 0,5

Решая уравнение, найдем х:

х = 0,01

[СО]равн = 0,05 – 0,01 = 0,04 моль/л

[СО₂]равн = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л

Задача 5. Как повлияет на смещение равновесия в системе 4HCl(г) +O₂(г) ↔2Cl₂(г) +2H₂О(ж); ΔН⁰298 =−202,4кДж: а) повышение температуры; b) уменьшение общего объема смеси; c) уменьшение концентрации кислорода; d) введение катализатора?

Решение:

4HCl(г) +O₂(г) ↔2Cl₂(г) + 2H₂О(ж); ΔН⁰₂₉₈ =−202,4кДж

ΔН⁰₂₉₈ ˂ 0, следовательно, реакция экзотермическая, поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, при повышении температуры равновесие сместится в сторону образования исходных веществ -влево.

При уменьшении давления, равновесие смещается в сторону реакции, идущей с увеличением числа молекул газообразных веществ. В данном случае в равновесие смещается сторону образования исходных веществ - влево.

Уменьшение концентрации кислорода как исходног вещества также будет способствовать смещению равновесия влево и уменьшению выхода хлора.

Внесение катализатора в систему приводит к увеличению скорости как прямой, так и обратной реакций. При этом, изменяется скорость достижения состояния равновесия, но при этом константа равновесия не меняется и смещения равновесия не происходит.