4. Кинетика
Типовая задача
Вычислить константу равновесия для гомогенной системы
2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г),
если равновесные концентрации реагирующих веществ равны между собой и составляют 2 моль/л. Рассчитать изменение скорости прямой и обратной реакций при увеличении и уменьшении объема равновесной смеси в 3 раза. Как изменится скорость прямой реакции при изменении температуры от 30°до 70°С, если температурный коэффициент равен 2.
Решение.
1. Запишем выражение для константы
равновесия данного процесса:
,
где
[SO3], [SO2], [O2] – равновесные концентрации соответственно оксида серы (VI), оксида серы (IV) и кислорода.
Подставляем числовые значения равновесных концентраций и рассчитываем константу равновесия:
Рассчитываем изменение скорости (υ) прямой и обратной реакций при изменении объема.
Запишем выражения закона действующих масс для расчета скорости прямой и обратной реакций до изменения объема:
Уменьшение объема смеси равносильно увеличению концентрации реагирующих веществ. В соответствии с этим запишем новые выражения для расчета скорости прямой и обратной реакций:
Сравнивая скорости до и после уменьшения объема, получаем:
Скорость прямой реакции возросла в 27 раз, а скорость обратной – в 9 раз, соответственно, равновесие сместится в сторону продуктов реакции.
Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпиричеким правилом и уравнением Вант-Гоффа :
,
где
υ t1 и υ t2 - скорость реакции при температуре t1 и t2;
γ – температурный коэффициент реакции.
Применительно к рассматриваемой задаче:
Следовательно скорость реакции, с увеличением температуры на 40°С, увеличится в 16 раз.
Варианты заданий
Таблица 4
№ п/п |
Система |
Равновесная концент, моль/л |
Изменение объёма |
Температурный коэффициент реакции |
Температура, 0 С |
|
нача- льная |
коне- чная |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) |
2 |
3 |
2,0 |
20 |
40 |
|
|
2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г) |
3 |
2 |
3,0 |
10 |
50 |
|
|
CO2(г) + C(т) ↔ 2CO(г) |
2 |
2 |
2,5 |
20 |
50 |
|
|
N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г) |
4 |
3 |
2,0 |
10 |
30 |
|
|
NO(г) + Cl2(г) ↔ NOCl2(г) |
3 |
4 |
3,0 |
40 |
10 |
|
|
2H2(г) +O2(г) ↔ 2H2O(г) |
2 |
3 |
2,0 |
60 |
20 |
|
|
2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г) |
4 |
2 |
3,0 |
20 |
60 |
|
|
CO(г) + 3H2(г) ↔ CH4(г) + H2O(г) |
2 |
3 |
2,0 |
30 |
50 |
|
|
H2(г) +CO2(г) ↔ CO(г) + H2O(г) |
3 |
2 |
2,0 |
60 |
30 |
|
|
4NH3 (г) + 5O2(г) ↔ 4NO(г) + 6H2O (г) |
2 |
2 |
2,0 |
50 |
10 |
|
|
CO (г) + Cl2(г) ↔ COCl2 (г) |
3 |
3 |
2,5 |
10 |
40 |
|
|
CH4(г) + CO2 (г) ↔ 2CO (г) + 2H2 (г) |
2 |
2 |
3,0 |
30 |
60 |
|
|
C2H4(г) + 3 O2(г) ↔ 2CO2 (г) + 2H2O (г) |
2 |
2 |
2,5 |
20 |
60 |
|
|
2 CH4(г) ↔ C 2H 2 (г) + 3 H2 (г) |
3 |
3 |
3,0 |
10 |
70 |
|
|
Fe 2O 3 (т) + CO (г) ↔ 2FeO (т) + CO2 (г) |
2 |
3 |
2,0 |
20 |
70 |
|
|
4HCl (г) + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2Cl2(г) |
3 |
2 |
2,5 |
30 |
70 |
|
|
CO2 (г) + C (т) ↔ 2 CO (г) |
2 |
2 |
2,0 |
60 |
20 |
|
|
2 CO (г) + O2(г) ↔ 2 CO2 (г) |
3 |
3 |
3,0 |
20 |
60 |
|
|
N 2 (г) + 3 H2 (г) ↔ 2 NH3 (г) |
4 |
2 |
2,0 |
30 |
80 |
|
|
CO2 (г) + 4 H2 (г) ↔ CH4(г) + 2 H2O (г) |
2 |
2 |
3,0 |
20 |
40 |
|
|
CH4(г) + CO2 (г) ↔ 2 CO (г) + 2 H2 (г) |
3 |
3 |
2,0 |
10 |
50 |
продолжение табл.4 |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Fe 2O 3 (т) + 3 CO (г) ↔Fe (т) +3 CO2 (г) |
4 |
4 |
2,0 |
20 |
70 |
|
|
4 NH3 (г) +3 O2(г) ↔2N 2 (г) + 6 H2O (г) |
2 |
2 |
2,0 |
20 |
90 |
|
|
C (т) + H2O (г) ↔ CO (г) + H2 (г) |
4 |
3 |
3,0 |
30 |
80 |
|
|
CO (г) + H2O (г) ↔ CO2 (г) + H2 (г) |
5 |
4 |
2,0 |
10 |
80 |
|
|
4HВr + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2 Вr2(г) |
2 |
2 |
3,0 |
20 |
60 |
|
|
PCl 5 (г) ↔ PCl 3 (г) + Cl2(г) |
4 |
5 |
3,0 |
10 |
80 |
|
|
2NO(г) + O2(г) ↔ 2 NO 2 (г) |
2 |
2 |
2,0 |
70 |
50 |
|
|
2SO 2 (г) + O2(г) ↔ 2SO 3 (г) |
3 |
3 |
3,0 |
20 |
40 |
|
|
2C (т) + O2(г) ↔ 2 CO (г) |
4 |
4 |
2,0 |
10 |
60 |