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 PCl₅ эндотермическая (∆_rН > 0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение PCl₅ ведет к увеличению объема газообразных веществ (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) смещение равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации PCl₅, так и уменьшением концентрации PCl₃ или Cl₂.

Контрольные вопросы

178. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

а) S_(к) + O₂ = SO_2(г); б) 2SO_2(г) + О₂ = 2SO_3(г).

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

178. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы:

N₂ + 3H₂ 2NH₃. Как изменится скорость прямой реакции – образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

178. 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.

178. 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.

178. 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.

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

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

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

181. 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.

178. 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.

178. 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.

178. 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.

178. 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?

179. 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?

178. Равновесие гомогенной системы: 4НСl_(г) + О₂ 2Н₂О_(г) + 2Cl_2(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: = 0,48 моль/л; = 0,39 моль/л.

178. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы:

CO _(г) + H₂O_(г) CO_2(г) + H_2(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.

178. Константа равновесия гомогенной системы СО_(г) + Н₂О_(г) СО₂ + Н_2(г) при некоторой температуре равна 1. Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: = 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.

178. 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.

178. 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.

178. 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.

178. Исходные концентрации и 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.

178. 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: возрастёт в 2 раза.

178. 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: С_А = 0,042 моль/л; С_В = 0,014 моль/л.

178. 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.

178. Как изменится скорость реакции 2NO_(г) + О_2(г) 2NO_2(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.

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

Ответ: 2,5.

178. 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.

178. Равновесие в системе Н_2(г) + I_2(г) 2 НI_(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.

178. В каком направлении сместятся равновесия:

2СО_(г) + О_2(г) 2СО_2(г); ∆_rН = - 566 кДж;

N_2(г) + О_2(г) 2NО_(г); ∆_rН = 180 кДж

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

178. Как повлияет на равновесие следующих реакций:

2Н_2(г) + О_2(г) 2Н₂О_(г); ∆_rН = – 483,6 кДж;

СаСО_3(к) СаО_(к) + СО_2(г); ∆_rН =179 кДж

а) повышение давления; б) повышение температуры?

178. Указать, какими изменениями концентраций реагирующих веществ и давления можно сместить вправо равновесие реакции

СО_2(г) + С_{(графит)} 2СО_(г).