Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие

Подготовка к ЕГЭ

(вопрос А 20)

Обратимые и необратимые химические реакции.

Химическое равновесие.

Смещение равновесия под действием различных факторов.

Учитель химии

Попова Галина Андреевна

МАОУСОШ №2

имени Ф.М.Достоевского

город Старая Русса

Новгородской области.

Содержание

3.1 Обратные реакции. Химическое равновесие

3.2 Константа химического равновесия

3.3 Способы смещения химического равновесия. Принцип Ле-Шателье

3.3.1 Влияние изменения температур

3.3.2 Влияние изменения давления

3.3.3 Влияние изменения концентрации

3.3.4 Вычисление исходных концентраций по равновесным концентрациям

3.3.5 Вычисление равновесных концентраций по исходным концентрациям реагирующих веществ

3.3.6 Вычисление константы равновесия и исходных (равновесных) концентраций веществ

3.4 Комбинированные задачи

3.5 Ответы на тесты

3.1

Обратные реакции.

Химическое равновесие

Теоретический минимум

Большинство химических реакций являются обратимыми.

Обратимыми называются химические реакции, которые одновременно протекают и в прямом, и в обратном направлениях.

В уравнениях обратимых реакций между левой и правой частями записывается знак обратимости(←→):

Прямая реакция

А+В →← С+D

исходные Обратная реакция исходные вещества

вещества прямой реакции; обратной реакции;продукты

продукты обратной реакции прямой реакции

Любая обратимая реакция достигает состояния химического равновесия.

Химическое равновесие- состояние обратимой реакции, характеризующиеся равенством скоростей прямой и обратной реакции.

U

U1

U1=U2

U2

t

Изменение скоростей прямой (U1) и обратной (U2) реакций с течением времени (t)

Химическое равновесие является динамическим,поскольку и прямая, и обратная реакции в состоянии равновесия продолжают протекать. Однако концентрации всех веществ в реакционной равновесной системе сохраняются постоянными. Эти концентрации называютсяравновесными.

Рассмотрим обратимую реакцию:

прямая

CO (r) + H2O (r) ↔ CO2(r) + H2O (r) + Q

обратная

Vпр.=Kпр. ° [ СО] ° [Н2О] ;

Vобр. = Кобр. ° [ СО2] ° [Н2] ;

В состоянии химического равновесия Vпр.=Vобр., следовательно:

кпр. . ° [ СО]р ° [Н2О]р = кобр. [ СО2]р ° [Н2]р

Отсюда

[ СО2]р ° [Н2]р

к пр.=

кобр. [ СО]р ° [Н2О]р

кпр. и кобр. – константы данных реакций, следовательно:

Kпр. = const=Кр

Кобр.

Отношение константа скоростей прямой и обратной реакций является величиной постоянной и называется константой равновесия (Кр).Численное значение Крхарактеризует выход продуктов реакции.

Кр<1в равновесной системе преобладают исходные вещества

Кр>1в равновесной системе преобладают продукты прямой реакции

Кр=1в равновесной системе концентрации реагентов и продуктов одинаковы

Константа равновесия данной реакции зависит от температуры, давления (если есть газообразные участники реакции), но не зависит от концентраций реагирующих веществ.

Наличие катализатора не оказывает влияние на Кр.

Тесты

Необратима реакция

Разложения перманганата калия

Гидратаций этилена

Дегидрирование пропана

Соединение азота с водородом

обратной является реакция

Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O

CH4+2O2=CO2+2 H2O

C2H4+ H2=C2H6

CuO+ H2=Cu+ H2O

К обратимым реакциям относится

2Na+2H2O=2NaOH+ H2

Fe+ H2SO4= Fe SO4+ H2

NH4NO2=N2+2 H2O

N2+3 H2=2 NH3

Обратимой реакций соответствуют уравнение

КОН+НCl=KCl+ H2O

N2+3 H2=2 NH3

FeCl3+ 3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl

Na2O+2НCl=2NaCl+ H2O

Необратимой является химическая реакция, схема которой:

BaCO3→BaO+CO2

O

CH3OH→H─C

H +H2

в) PH3+ O2→P2O5+ H2O

г) H2+ N2→NH3

Необратимой является химическая реакция, уравнение которой:

C2H4+ H2→C2H6

4 CH3NH2+9O2→4CO2+10H2O+2N2

2 N2O5→2 NO2+ O2

CH2=CH2+H2O →CH3─ CH2OH

Расставьте коэффициенты в выбранной реакции методом электронного баланса

Необратимой является химическая реакция, уравнение которой:

2CH3I+2Na→ CH3 ─ CH3+2NaI

C6H6+H2SO4(конц.)→ C6H5SO3H+H2O

2NaHCO3→ Na2CO3+CO2+H2O

HNO2+NaOH→ NaNO2+H2O

В ходе химической реакции между оксидом углерода(║) и хлором по уравнению

CO(r)+Cl2(r) ←→ COCl2(r)

Скорость прямой реакции с течением времени:

Уменьшается

Увеличивается

Не изменяется

Сначала уменьшается, потом остается постоянной

С течением времени скорость обратимой реакции:

Увеличивается

Уменьшается

Не изменяется

Сначала увеличивается, затем остается постоянной

Смешали равные объемы оксида азота (║) и оксида азота (IV). Началась обратимая реакция, уравнение которой

NO( r ) + NO 2 ( r ) N 2O3 ( r )

Cтечением времени скорость обратной реакции:

увеличивается;

уменьшается;

не изменяется;

сначала увеличивается, затем остается постоянной.

11.Химическое равновесие – это состояние обратимой системы, при котором

константы скоростей прямой и обратной реакций равны

концентрации реагентов продуктов реакций равны

скорости прямой и обратной реакций равны

скорость обратной реакции равна нулю.

12. Правильным является утверждение:

все экзотермические реакции являются обратимыми

если прямая реакция идет с поглощением тепла, то обратная – с выделением тепла

для проведения экзотермической реакции до конца требуется постоянный нагрев

экзотермическую реакцию нельзя ускорить повышением температуры

13. В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

CH 2 –CH 3 CH 2 = CH2 + H 2

при внесении катализатора – металлического никеля?

В сторону преимущественного протекания реакции дегидрирования;

В сторону преимущественного протекания реакции гидрирования;

Равновесие не сместится.

14. Выберите признаки, характеризующие состояние химического равновесия реагирующей системы:

скорость прямой реакции больше скорости обратной;

скорость обратной реакции больше скорости прямой;

скорости прямой и обратной реакции равны;

концентрации веществ в системе изменяются;

концентрации веществ постоянны.

3.2.Константа химического равновесия.

Теоретический минимум

Константа химического равновесия.

Запишем для обратимой реакции

aA + bB cC + dD

к инетические уравнения прямой и обратной реакций:

v = k · [ A ] ª · [ B ]

Е сли [ A ] , [ B ] , [ С ] , [ D ] - равновесные концентрации, то v = v и, следовательно:

k [ A ] ª · [ B ] =к[C]·[D]

откуда:

k [ C ] · [ D ]

Kp = =

k [ A ] ª · [ B ]

Величина Kp , равная отношению констант скоростей прямой и обратной реакций, является величиной постоянной ( при данной Т ) и называется константой равновесия.

Для разных обратимых реакций значения Kp различны.

Если Kp >>1, это значит, что равновесные концентрации веществ С и D больше равновесных концентраций веществ А и В.

Равновесие устанавливается при больших концентрациях А и В и малых концентрациях С и D, если Kp <<1.

Близкое к 1 значение Kp свидетельствует о том, что в состоянии равновесия концентрации всех веществ сравнимы между собой.

Константа равновесия данной обратимой реакции зависит от температуры и не зависит от присутствия катализаторов, поскольку катализатор ускоряет и прямую, и обратную реакции.

Задачи для разбора

Пример №1.

Составить выражение константы равновесия и вычислить ее значение для реакции:

2SO2 ( r ) + O2 ( r ) 2SO3( r ),

Если равновесные концентрации равны: [SO2 ]p = 0,12 моль/л;

[O2 ]p = 0,06 моль/л; [SO3 ]p = 0,04моль/л.

Решение:

[SO3 ]²p0,04²

Kp = = = 1,85

[SO2 ]²p[O2 ]p 0,12² · 0,06

Ответ: константа равновесия равна 1,85.

Пример №2.

При проведении обратимой реакции

2SO2 ( r ) + O2 ( r ) 2SO3 ( r )

Исходные концентрацииSO2 и O2 были равны соответственно 0,4 и 0,3 моль/л. В состоянии равновесия концентрация образовавшегося оксида серы ( VII) составила 0,2 моль/л. Рассчитайте константу равновесия для данной реакции.

Решение:

По условию задачи:

[SO2 ] исх. = 0,4 моль/л;

[O2 ] исх. = 0,3 моль/л;

[SO3 ] р. = 0,2 моль/л.

Рассчитаем равновесные концентрации SO2 и O2 :

2 моль SO2 2 мольSO3

х 0,2 моль SO3 ;

х = 0,2 моль; [SO2 ] р. = [SO2 ] исх. – х = 0,4 – 0,2 = 0,2 моль

1 моль O2 2 мольSO3

у 0,2 моль SO3

у = 0,1 моль; [O2 ] р. = [O2 ] исх. – у = 0,3 – 0,1 = 0,2 моль

константа равновесия данной реакции

[SO3 ]² р

Kp =

[SO2 ]²р · [O2 ]p

Подставим рассчитанные выше значения равновесных концентраций:

0,2²

Kp = = 5,0

0,2² · 0,2

Пример №3

При взаимодействии 4,5 г Н2 и 203,2 г I2 при 1000 º С образовалось 192 г HI. Чему равна Kp реакции Н2 (r ) + I ( r ) 2 HI (r ) ?

Решение: m 4,5

1. Найдем W ( Н2 ) = = = 2,25 моль.

M 2

203,2

W( I2 ) = = 0,8 моль.

254

192

W( НI ) = = 1,5 моль.

128

2. По уравнению реакции определим, сколько моль Н2 и I2 вступило в реакцию для образования 1,5 моль НI:

0,75 моль 0,75 моль 1,5 моль

Н2 + I2 = 2 НI

1 моль 1 моль 2 моль

3. На момент наступления равновесия

W ( Н2 ) = 2,25 – 0,75 = 1,5 моль

W ( I2 ) = 0,8 – 0,75 = 0,05 моль

W ( НI ) = 1,5 моль

4. Так как все вещества находятся в одном сосуде при одинаковых условиях, то v пропорционально См . Мы можем подставить в выражение Kp количества веществ:

[HI]² 1,5²

Kp = = = 30.

[H2 ] ·[I2 ]1,5 · 0,05

Ответ: Kp = 30.

Пример №4.

В сосуд объемом 2л пометили 0,4 моль SO2 и 0,2 моль O2 . К моменту установления равновесия образовалось 0,02 моль SO3. Рассчитайте константу равновесия реакции.

Решение:

2SO2 + O2 2SO3

С0 , моль/л 0,2 0,1 0

С,моль/л - 0,01 - 0,005 0,01

[ ],моль/л 0,19 0,095 0,01

[SO3 ]² 0,01²

K = = = 0,029моль/л

[SO2 ]²[O2 ] 0,19² · 0,095

Ответ: Kp =0,029 моль/л

Пример №5.

Вычислите константу равновесия обратимой реакции 2 NO + CI2 2NOCI, если начальные концентрации оксида азота ( II) и хлора ответственно равны 0,5 и 0,2 моль/л, а к моменту наступления равновесия прореагировало 20 % оксида азота.

Решение:

2NO + CI2 2NOCI

С0 , моль/л 0,5 0,2 0

С,моль/л - 0,1 - 0,05 +0,1

[ ],моль/л 0,4 0,15 0,

[NOCI ]² 0,1²

K = = = 0,417.

[NO ]²[CI2 ] 0,4² · 0,15

Ответ: Kp =0,417

Составление выражения для константы равновесия

Составьте выражения равновесного закона действующих масс для гомогенных реакций:

4HI+ О2 2 СI2 + 2Н2О

2H2S + 3 О2 2Н2О+ 2 SO2

4NH3 + 3О2 2N2 + 6 Н2О

2 С2Н6 + 7 О2 4СО2 + 6 Н2О

Выведите выражения для констант равновесия следующих систем:

2 Н2 ( г) + О2 ( г ) 2Н2О ( г )

2SO2(r)+ O2(r) 2SO3(r)

2NO(r) + Cl2(r ) 2NOCl(r )

C(T ) + CO2( r ) 2CO(r)

3Fe ( т ) + 4 Н2О (г ) Fe3O4 ( т ) + 4 Н2 (г )

Составьте выражения равновесного закона действующих масс для гетерогенных реакций:

S i ( т ) + 2 Н2О (г ) SiO2 ( т ) + 2 Н 2 (г )

8 H2S( r ) + 8 I 2(т ) S8(т ) + 16 HI ( r )

Укажите ошибки, допущенные при составлении выражения равновесного закона действующих масс для гетерогенной реакции

2 С2Н2(г) + О2(г) 4 С(т) + 2Н2О(г)

[ Н2О ]²

[ С2Н2] [ О 2]

[ С2Н2]² [ О 2]

[ Н2 О]²

[ Н2О ]² [С ]4

[ С2Н2] [ О 2]

Укажите ошибки, допущенные при составлении выражения равновесного закона действующих масс для гомогенной реакции

4NH3 + 5О2 4 NO + 6Н2O

[ NО ][ Н2О ]

[NН3] [ О 2]

[ NН3]4 [ О 2]5

[NО ]4 [ Н2 О]6

[ НО ]4 + [Н2 О]6

[ NН3]4 + [ О 2]5

Написать математическое выражение константы химического равновесия для cледующих реакций:

N2+ 3Н2 = 2 NН3

2NO2= N2O4

7) Напишите выражения констант равновесия для обратимых реакций, протекающих по следующим уравнениям:

N2( r )+ 3Н2 ( r ) 2 NH 3( r )

Zn( тв ) + Н2О( г )ZnO(тв ) + Н2( г )

СО( г ) + Н2О( г ) СОСI2( г )

2HI( г ) Н2(г ) + I2( r )

Cu ( тв) + 2 AgNH 3 Cu²+ + 2 Ag( тв )

( р – р )

Ag+( р – р ) + 2 NH 3 ( r ) [Ag (NH 3 )2 ] +( р – р )

2NO(r ) + O 2(r ) 2 N O2( r )

2CO ( r ) + 2 Н 2 ( г ) СН 4( г ) + СО2 ( г )

Какую размеренность имеют константы равновесия в следующих равновесных системах:

SO2,газ + CI2,газ SO2CI2,газ

Н2, газ + Br2 , газ HBr, газ

3Н2, газ + N2 , газ 2NH3, газ?

а) л/моль б) безразмерная в) л²/ моль²

Задачи для самостоятельного решения

Вычислите константу равновесия реакции

2NO + О2 2NO2, если равновесные концентрации составляют:

[ NО2 ] = 0,8 моль/л; [ NО] = 0,4 моль/л; [ О2 ] = 0,2 моль/л

Ответ:( 20 л/ моль )

При определенных условиях равновесные концентрации веществ в реакции синтеза аммиака составили: [ NН3 ] = 1,2 моль/л; [ N2 ] = 0,8 моль/л;

[ Н2 ]= 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия реакции.

Ответ: ( 225 л²/моль²)

Исходные концентрации реагирующих веществ в реакции, протекающей по уравнению

А + В 2 С,

равны 1 моль/л. Равновесная концентрация веществ С равна 1,5 моль/л. Найдите константу равновесия этой реакции.

Ответ: ( Кр = S)

При некоторой температуре равновесие в системе 2А, газ 2 В, газ + С, газ установилось при следующих равновесных концентрациях [ А ] = 0,06 моль/л; [ В ] = 0,24 моль/л; [ С ] = 0,12 моль/л. Вычислите константу равновесия этой реакции.

Ответ: ( 1,92 )

Исходные концентрации оксида азота (II ) и кислорода в системе

2NO + О2 2NO2

составляют, соответственно , 0,3 моль/л и 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 25% оксида азота (II ).

Ответ: Кр = 1,77.

При некоторой температуре константа скорости реакции этерификации

СН3СООН + С2Н5ОН СН3ООС2Н5 + Н2О равна 0,8, а константа скорости обратной реакции СН3СООС2Н5 + Н2О СН3СООН + С2Н5ОН оставляет 0,2. Найдите константу равновесия реакции этерификации.

Ответ: ( 4 )

Смешали по четыре моля веществ А,В,С,D. После установления равновесия:

А + В С + D

В смеси обнаружили два моля вещества А. Константа равновесия этой гомогенной реакции равна …… ( цифрами ).

Ответ: ( 9 )

Исходные концентрации веществ А и В, взаимодействие которых описывается уравнением

2А + В А2В

Равны по 4 моль/л. Равновесная концентрация вещества А2В составила 0,5 моль/л, а равновесная концентрация вещества А - …. моль/л. (Ответ запишите цифрами)

Ответ: ( 3 )

Смесь СН4 и Н2О пропустили над никелевым катализатором при 1200 К. Выходящий из реактора газ содержит вещества в таких концентрациях:

[ СО ] = 0,616 моль/л; [ СН4 ] =[ Н2О ] = 0,538 моль/л.

Считая, что в реакторе достигается равновесие, вычислите константу равновесия происходящей реакции.

Ответ: ( 13,43)

10.Обратимая гомогенная реакция описывается уравнением А + В С + D

Смешали по 1 молю вех веществ. Поле установления равновесия в смеси обнаружено 1,6 моль вещества D. Константа равновесия этой реакции равна … ( цифрами ) .

Ответ: ( 16 )

11. В системе А + 2В 2С равновесие установилось при концентрациях всех веществ 0,1 моль/л. Константа равновесия реакции равна:

Ответ: (10 )

12.Скорость образования HJ по реакции Н2 + J2 2 HJ, при некоторой температуре и концентрациях водорода и йода, соответственно, 1 моль/л и 0,5 моль/л составляет 1.3 · 10² . Скорость распада, при этой температуре и концентрации иодоводорода 1 моль/л, составляет 2,5 · 10 . Определить Кр этой реакции при данной температуре.

Ответ: Кр = 104

13. Исходные концентрации оксида азота (II ) и кислорода в системе 2NO + О2 2NO2 , составляют, ответственно, 0,3 моль/л и 0,1 моль/л. Вычислить константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 25% оксида азота ( II ).

Ответ: Кр = 1,77

14. При некоторой температуре в системе 2SO2 + О2 2SO3 равновесные концентрации равны соответственно 0,12 моль/л; 0,06 моль/л; 0,04 моль/л. Найдите константу равновесия данной реакции.

Ответ: Кр = 1,86

15. При проведении обратимой реакции

2 SO2( r ) + O2( r ) 2 SO3( r ) .

Исходные концентрации SO2 и O2 были равны соответственно 0,4 и 0,3 моль/л. В состоянии равновесия концентрация образовавшегося оксида серы ( VI ) равна 0,2 моль/л. Константа равновесия этой реакции равна …

Ответ: ( 5 )

16. В сосуд повестили 2 моль СО и 2 моль CI2 . При некоторой температуре образовалось 0,5 моль СОCI2 . Вычислить константу равновесия системы

СО2 + CI2 ( г ) СОCI2 ( г ) .

Ответ: Кр = 0,22

17. Смешали по 4 моля веществ А,В,С,D. После установления равновесия:

А + В С + D

В смеси обнаружили два моля вещества А. Константа равновесия этой гомогенной реакции равна …… ( цифрами ).

Ответ: ( 9 )

18. В равновесной системе

Н2( г ) + I2(г ) 2 Н I (г )

при 400 К концентрации веществ равны ( моль/л ) : [ Н2] = 0,17; [ I2 ] = 0,08;

[ НI ] =1,77. Константа равновесия реакции при данной температуре равна:

Ответ: (230 )

19. Равновесные концентрации газообразных водорода, иода и иодоводорода равны соответственно 0,0655 · 10 ; 1,065 · 10; 1,87 · 10 моль/л. Константа равновесия реакции Н2( г ) + I 2( г ) 2 Н I ( г ) равна …

Ответ: ( 150 )

20. Вычислите константу химического равновесия для обратимой гомогенной реакции, СО + Н2О = СО2 + Н2 , исходя из того, что равновесие концентрации веществ:

[ СО]р = 0,045 моль/л,

[ Н2О]р = 0,064 моль/л,

[ СО2]р = 0,18 моль/л.

Ответ: ( 11,25)

Тесты

Соотнесите:

величина константы равновесие смещено:

равновесия:

К <<1; а) влево;

К >> 1; б) вправо

2.Величина константы равновесия:

зависит от природы реагирующих веществ;

зависит от температуры;

не зависит от факторов а) и б)

зависит от факторов а) и б)

3.Выражение для константы химического равновесия реакции, уравнение которой

2 SO2( r ) + O2( r ) 2 SO3( r ),

имеетвид:

[SO3 ]

K =

[SO2 ][O2 ]

[SO2 ] [O2 ]

б) K = ;

[SO3]

в) [SO2 ]² [O2 ]

K = ;

[SO3]²

г) [SO2 ]²

K = .

[SO2]² [O2 ]

4 .В реагирующей системе, схема которой

А + 2В С + 3D

исходные концентрации вещества А – 3 моль/л, вещества В – 4 моль/л, а равновесная концентрация вещества С – 1,5 моль/л. Константа равновесия в системе равна:

45,3;

48,7;

50,5;

91,1.

3.3.1 Способы смещения химического равновесия. Принцип Ле – Шателье.

Теоретический минимум

Химическое равновесие является подвижным. Это означает, что в результате внешнего воздействия на равновесную систему скорости прямой и обратной реакций становятся неодинаковыми, и равновесие смещается вправо ( если v становится больше v) или влево ( v > v).

Направление смещения равновесия определяется универсальным принципом подвижного равновесия (принцип Ле-Шателье).

Если на равновесную систему оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в сторону той реакции (прямой или обратной), которая противодействует этому воздействию ( то есть ослабляет его эффект).

Подвижное химическое равновесие можно нарушить, изменяя условия протекания реакции (температуру, давление, концентрацию). При любом нарушении (сдвиге) химического равновесия система перейдет в другое состояние равновесия.

V пр.

Смещение химического равновесия в системе «исходные вещества продукты»

Vобр.

Разбор заданий

Пример №1

При определенных условиях реакция хлороводорода с кислородом является обратимой :

4 НСI( г ) + О2( г ) 2СI( г ) + 2Н2О( г ), Нº = - 116,4 кДж

Какое влияние на равновесное состояние системы окажут:

увеличение давления

повышение температуры

введение катализатора

Решение.

все вещества в системе – газы. В соответствии с принципом Ле Шателье повышение давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, приводящей к меньшему количеству вещества газов, т.е. в сторону образованияCI2 и Н2О.

Поскольку прямая реакция экзотермическая, то повышение температуры будет способствовать протеканию процесса с поглощением температуры, т.е. равновесие сместится в сторону протекания эндотермической реакции – образования НCI и О2.

катализатор в одинаковой степени ускоряет прямую и обратную реакции, поэтому в его присутствии равновесные количества веществ не изменятся.

Пример №2

Как сместить равновесие в сторону прямой реакции?

N2( r ) + 3 H2( r ) 2 NH3( r ) + Q

C2Н6 ( r ) C2Н4 ( r ) + H2 ( r ) - Q

С аСО3 ( тв ) CаО ( тв) + СО2 ( r ) - Q

С2 ( тв ) +2 H2 ( r ) CN4 ( r ) + Q

Р ешение:

N 2 + 3 H2 2NH3 + Q

IV + 3 V = 2 V

Сначала нужно определить, как прямая реакция изменяетt, р и С , а потом, согласно принципу Ле Шателье - Брауна ; приложить противоположное внешнее воздействие.

Прямая реакция:

повышает tº, так как экзотермична ( + Q ) ;

понижает давление, так как из 4 объемов газов получается 2 объема;

понижает концентрации водорода и азота, так как они вступают в реакцию, и следовательно, затрачиваются;

повышает концентрацию аммиака, так как это продукт реакции, он накапливается в системе.

Значит внешнее воздействие должно сводится к:

понижению tº;

повышению р;

повышению С(N2), С (Н2);

понижению С(NН3)

Ответ:

t↓; Р↑; С (N2) и (Н2) ↑; С (NН3) ↓

t↑; Р↓; С (С2Н6) ↑; С (С2Н4) ↓ и (Н2) ↓

t↑; Р↓; С (СО2) ↓

t↓; Р↑; С (Н2) ↑; С (СН4) ↓

Пример №3

В системе

А+ В С, Нº < 0,

где А,В и С – газы, установилось равновесие. Какое влияние на равновесное количество вещества С в единице объема системы окажут:

увеличение давления;

увеличение количества вещества А в системе;

повышение температуры?

Решение:

При протекании реакции общее количество вещества газообразных веществ уменьшается ( с 2 моль до 1 моль). В соответствии с принципом Ле Шателье повышение давления приведет к смещению равновесия в сторону реакции, приводящей к меньшему количеству вещества газов, т.е. в сторону вещества С. Следовательно , n(С) увеличивается.

При увеличенииn(А) равновесие будет смещаться в сторону реакции, которая уменьшает n(А), т.е. в сторону образования продукта С. Следовательно, n(С) увеличится.

Т ак как Нº < 0, то теплота выделяется в ходе прямой реакции, она является экзотермической. Обратная реакция будет эндотермической. Повышение температуры всегда благоприятствует протеканию реакции с поглощением теплоты, т.е. равновесие сместится в сторону веществ А и В, и n(С) уменьшится.

Тесты

Смещению химического равновесия вправо в системе

СО2(г) + С (ТВ) 2СО(г) -Q

будет способствовать

уменьшению температуры

уменьшению давления

увеличение концентрации СО

уменьшение концентрации СО2

Равновесие реакции этерификации

СН3СООН + C2Н5ОН СН3СООС2Н5 +Н2О + Q

может быть двинуто вправо ( )

добавлением серной кислоты

добавлением едкого натра

нагреванием

добавлением воды

Способ, смещающий равновесие гомогенной реакции

РСl3 + Сl2РСl5

в лево ( ), - это

уменьшение концентрации продукта

увеличение концентрации хлора

уменьшение концентрации хлора

увеличение концентрации РСl3

Способ, смещающий равновесие гомогенной реакции

2SO2 + O2 2SO3

в право ( ), - это

уменьшение концентрации SO2

уменьшение концентрации кислорода

уменьшение концентрации продукта

понижение давления

5. Способ, смещающий равновесие реакции

2NH3(r ) + 3СuO( т ) 3Сu( т ) + N2(r ) + 3Н2О ( ж ) + Q

вправо ( ), - это

увеличение концентрации азота

повышение температуры

понижение давления

повышение давления

6.Способ, смещающий равновесие реакции

СО2(г) + 2SO3( г ) СS2( г ) + 4О2(г) - Q

в право ( ), - это

увеличение концентрации О2

увеличение концентрации СS2

повышение температуры

повышение давления

7. Равновесие в гетерогенной системе

СаО (т) + СО2 (г ) СаСо3 (т ) + Q

с местится влево ( ) при

добавлении СаО

добавлении СаСО3

сжатии

нагревании

Равновесие в системе

3О2 (г ) 2О3 (г ) - Q

сместится вправо при уменьшении

температуры

давления

концентрации О2

концентрации О3

V2O5

9 . На равновесие в системе 2SO2 + O2 2SO3 + Q

не влияет:

температура;

концентрация O2;

давление;

катализатор.

Какое из воздействийне может повлиять на положение равновесия в обратимой реакции?

изменение температуры;

изменение давления;

изменение концентрации реагирующих веществ;

внесение катализатора.

11. На равновесие в системе

N2(r ) + О2(r ) 2NО(r ) - Q

не влияет:

температура;

давление;

концентрация N2

концентрация NО

12. На равновесие в системе

СО2 + С 2СО - Q

не влияет:

концентрация СО2;

концентрация СО;

масса С;

температура.

13. Равновесие в системе

N2 + 3Н2 2NH3 + Q

сместится вправо при

понижении давления;

повышении температуры;

понижении концентрации N2;

понижении давления.

14.Равновесие в системе

Н2(r ) + I2(r ) 2HI(r ) - Q

Сместится в сторону обратной реакции при:

повышении температуры;

понижении температуры;

повышении давления;

понижении давления.

15. В реакции

СО(г) + Н2O ( г ) СО2( г ) + Н2(г) + Q

для смещения равновесия вправо необходимо:

увеличить давление

уменьшить давление

увеличить температуру

уменьшить температуру

16. Химическое равновесие в системе

Н2O ( ж ) + SO2( г ) Н2SО3( р-р ) + Q

сместится в сторону исходных веществ при

понижении температуры

повышении температуры

повышении давления

пропускании сернистого газа через раствор

17. Химическое равновесие в системе

СО2(г) + С ( ТВ. ) 2СО( г ) - 173 кДж

смещается в сторону продукта реакции при

повышении давления

повышении температуры

понижении температуры

использовании катализатора

18. Для смещения химического равновесия обратимой реакции, уравнение которой

2NO + O2 2NO2 + Q

всторону исходных веществ необходимо:

увеличить концентрацию NO2

повысить давление

понизить температуру

применить катализатор

19. Равновесие в реакции, уравнение которой

СН4 ( г ) + 4S( ж ) СS2( г ) + 2Н2S( г ) + Q,

сместится влево:

при понижении давления

при понижении температуры

при дополнительном введении серы

при увеличении концентрации Н2S

20.Для смещения химического равновесия обратимой реакции, уравнение которой

2SO2 + O2 2SO3 + Q,

всторону исходных веществ необходимо:

увеличить давление

повысить температуру

понизить температуру

применить катализатор

Задачи для самостоятельного решения

Укажите все возможные способы смещения химического равновесия в сторону образования оксида углерода ( II ) в системе

СО2 ( г ) + С (ТВ.) 2 СО( г ) + Q

Укажите все возможные способы смещения химического равновесия в сторону образования оксида азота ( II ) в системе

N2 ( г ) + O2 (r.) 2 NО( г ) - Q

Укажите все возможные способы смещения химического равновесия в сторону образования карбоната бария в системе

ВаСО3 ( ТВ. ) ВаО( тв ) + СО2 ( г ) - Q

Укажите все возможные способы смещения химического равновесия в сторону образования углекислого газа в системе

СО ( г ) + Н2О( г ) СО2( г ) +Н2( г ) + Q

Укажите все возможные способы смещения химического равновесия в сторону образования хлорида фосфора ( V ) в системе

PCl5 ( ж ) PCl3 ( ж ) + Cl2 ( г )- Q

Укажите условия смещения химического равновесия реакции

С2Н4 ( г ) + Н2 ( г ) С2Н6 ( г ) + Q

в сторону образования этана С2Н6

понижение давления

понижение температуры

увеличение концентрации водорода

увеличение концентрации этана С2Н6

7.Определите условия смещения химического равновесия реакции

СаСО 3(тв) СаО (ТВ) + СО2 (г ) - Q

всторону разложения карбоната кальция;

уменьшение давления

увеличение давления

удаление оксида углерода ( IV )

понижение температуры

8. Какой из перечисленных ниже факторов не способен оказать воздействие на химическое равновесие в обратимой системе?

2NaHCO3 ( ТВ. ) Na2CO3 (ТВ.) + Н2О ( г ) + СО2 ( г ) + Q

повышение температуры

повышение давления

введение в систему катализатора

откачка углекислого газа из системы

Гомогенная реакция взаимодействия хлороводорода и кислорода обратима:

4НСl + О2 = 2 Сl2 + 2Н2О + 116 кДж

Какое влияние на равновесие системы окажут:

увеличения давления;

повышение температуры;

введение катализатора?

10.Укажите условия смещения химического равновесия в системе:

2 НВr H2 + Br2 – Q

всторону разложения бромоводорода:

увеличение концентрации бромоводорода

повышение давления

понижение температуры

повышение температуры

11.Как нужно изменить условия в системе

Н 2 ( г ) + I2 ( г ) 2 НI ( г ) – Q

ч тобы сместить равновесие вправо:

повысить давление

увеличить температуру

добавить катализатор

снизить концентрацию иодоводорода

повысить концентрацию водорода

12.Как нужно изменить условие в системе

С О ( г ) + Сl2( г ) СО Сl2( г ) + Q

чтобы сметить равновесие влево:

увеличить температуру

увеличить давление

добавить катализатор

понизить температуру

повысить концентрацию хлора

13. В состоянии химического равновесия :

не изменяются концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции

скорости прямой и обратной реакции равны 0

скорости прямой и обратной реакции равны

концентрация продуктов реакции равна концентрации реагирующих веществ

скорость обратной реакции равна 0

14. При приближении системы к состоянию химического равновесия:

скорость обратной реакции постепенно увеличивается

скорость прямой реакции снижается

количество образовавшихся молекул меньше количества распавшихся молекул

увеличивается скорость прямой реакции

концентрация продуктов реакции

15. На смещение химического равновесия влияют:

давление

температура

катализатор

концентрация реагирующих веществ

концентрация продуктов реакции

16. Фактор, не влияющий на смещение химического равновесия:

давление

ингибитор

концентрация реагирующих веществ

температура

17. Фактор, влияющий на смещение химического равновесия:

катализатор

концентрация реагирующих веществ

природа реагирующих веществ

тип кристаллической решетки реагирующих веществ

18. Фактор, не влияющий на смещение химического равновесия:

давление

концентрация реагирующих веществ

температура

природа реагирующих веществ

3.3.2 Влияние изменения температуры

Теоретический минимум

Повышение температуры смещает равновесие обратимой реакции в сторону, идущую с п о г л о щ е н и е м теплоты ( эндотермическое направление ), а

п о н и ж е н и е температуры – в сторону, идущую с в ы д е л е н и е м теплоты ( экзотермическое направление ) .

Например, для э к з о т е р м и ч е с к о й обратимой реакции увеличение температуры сместит равновесие в сторону реагентов ( ), а уменьшение температуры будет способствовать протеканию прямой реакции ( ):

повышение Т

аА + bB cC + dD + Q

понижение Т

Аналогично для э н д о т е р м и ч е с к о й реакции имеем:

повышение Т

аА + bB cC + dD - Q

понижение Т

Как повлияет уменьшение температуры на равновесие в следующих системах:

А+ В = 2 С, Нº = 50 кДж

2D + E = 2 F, Нº = -80 кДж

Ответ:

сместится в сторону образования веществ А и В

сместится в сторону вещества F.

Тесты

При повышении температуры равновесие реакции

2СО + О2 2 О2 + Q сместится влево

да

нет

не знаю

2.При повышении температуры равновесия реакции

FeO + CO Fe + CO2 +17 кДж сместится вправо

да

нет

не знаю

3.При понижении температуры равновесие реакции

Н2 + S H2S + Q сместится влево

да

нет

не знаю

4.При повышении температуры равновесие реакции

N2 + O2 2NO - Q сместится влево

да

нет

не знаю

5. При повышении температуры равновесие реакции

СаСО3 СаО + СО2 – 46 кДж сместится влево

да

нет

3) не знаю

6.При понижении температуры равновесие реакции

2SO3 2SO2 + O2 – Q сместится вправо

да

нет

3) не знаю

7. С увеличением температуры равновесие обратимой химической реакции, уравнение которой

СО2 (г ) + С( т ) 2 СО ( г ) – Q:

н е изменится

Сместится в сторону продуктов реакции

Сместится в сторону исходных веществ

8.В какую сторону сместится химическое равновесие системы:

2 Н2О 2Н2 + О2 - Q

при увеличении температуры? Выберите правильный ответ:

Не сместится

В сторону образования воды

В сторону разложения воды

9.По термохимическому уравнению

PCl5 ( ж ) PCl 3 ( ж ) + Cl2 ( г ) – 129 кДж

Определите, в каком направлении смещается равновесие при уменьшении температуры реакции:

в сторону продуктов реакции

в сторону исходного вещества

не смещается

По термохимическому уравнению

Fe3O4(т ) + 4CO (г ) 3Fe (т ) + 4 CO2( г )- 44кДж

определите, в каком направлении смещается равновесие при уменьшении температуры реакции:

смещается влево

смещается вправо

смещается в сторону образования исходных веществ

не смещается

1 1. Понижение температуры смещает химическое равновесие вправо ( ) в реакции, уравнение которой:

2NO + O2 2 NO2 + Q

С2Н6 2 С + 3Н2 – Q

2НBr Н2 + Br2– Q

2НI = Н2 + I2– Q

1 2. Повышение температуры смещает химическое равновесие вправо ( ) в обратимой реакции, уравнение которой:

2 Н2 + О2 2Н2О +Q

SO2+Н2OН2SO +Q

2NO + О2 2NО2 + Q

C4Н10 C4Н8+ Н2- Q

13. Увеличение температуры приводит к смещению химического равновесия в сторону

прямой реакции

обратной реакции

эндотермичекой реакции

экзотермичекой реакции

14. В системе установилось равновесие

N2 ( г ) + O2 (r.) 2 NО( г ) - Q

Если в системе снизить температуру, то:

снизится скорость прямой реакции

равновесие сместится вправо

увеличится скорость обратной реакции

снизится скорость обратной реакции

увеличится скорость обратной реакции

15.При снижении температуры в системах химическое равновесие сместится влево в случаях:

4НCl(r ) + O2( r ) 2 Cl2( r ) + 2 H2O( r ) + Q

N2(r ) + O2( r ) 2 NO - Q

C O (r ) + Cl2( r ) 2 COCl2( r ) + Q

Н2(r ) + I2( r ) 2 HI ( r ) - Q

C aCO3( т ) CO2( r ) + CaO (т ) - Q

16. При повышении температуры в системах химическое равновесие сместится вправо в случаях:

Н2(r ) + I2( r ) 2 HI ( r ) - Q

N2(r ) + O2( r ) 2 NO( r )- Q

H2 (r ) + I2( r ) 2HIl ( r ) - Q

CaCO3( т ) СО2 ( r ) + СаО( т ) - Q

C O( г ) + Cl2( r ) COCl 2( r ) + Q

17. В какую сторону сместятся равновесия реакций

вправо

2 СО + О2 = 2СО2 + 568,48 кДж

2SO2 + O2 = 2 SO3 + 172,38 кДж

2HBr = H2+ Br2 - 59,83 кДж

2N2+ O2= 2N2O– 56,90 кДж

при понижении температуры.

18. При охлаждении равновесие реакции

H2 + S H2S + Q

сместится влево

сместится вправо

не сместится

не знаю

19. При нагревании равновесие реакции

N 2 +O2 2NO -Q

сместится вправо

сместится влево

не сместится

не знаю

20. Гашение извести СаО сопровождается выделением энергии в форме теплоты, следовательно, при нагревании выход продукта

увеличивается

уменьшается

не изменяется

не знаю

3.3.3 Влияние изменения давления

Теоретический минимум

Если в реакции участвуют газообразные вещества, то при ее протекании может изменяться число молекул газов, т.е. объем системы.

При повышении Р равновесие смещается в сторону реакции, идущей суменьшения числа молекул газов.

При понижении Р равновесие смещается в сторону реакции, идущей увеличением числа молекул газов.

Давление не влияет на равновесие, если число молекул газов при протекании реакции не изменяется.

Задачи разбором

П р и м е р 1.

Укажите, как повлияет увеличение давления на равновесие в реакциях:

H2 (r ) + I2( r ) 2HIl( r )

2 моль газа 2 моль газа

С (графит) + СО2 ( r ) 2СО(г )

1 моль газа 2 моль газа

Р е ш е н и е:

В первой реакции количества веществ газов, образующихся при протекании прямой и обратной реакции, одинаковы, поэтому изменение давления не приведет к смещению равновесия.

Вторая реакция гетерогенная. Повышение давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, приводящей к образованию меньшего количества веществ газов, то есть в сторону обратной реакции ( в сторону образования СО2 ).

П р и м ер 2.

Как повлияет увеличение давления на химическое равновесие в обратимой системе:

Fe2O3(k ) + 3 H2(r ) 2 Fe ( k ) + 3H2O( r )

Р е ш е н и е:

В гетерогенной равновесной системе повышение давления должно привести к смещению равновесия в сторону реакции, приводящей к образованию меньшего количества веществ газов. Так как количества веществ газов, образующихся при протекании прямой и обратной реакций, одинаковы, то изменение давления не приведет к смещению равновесия.

П р и м е р 3.

Как повлияет увеличение давления на равновесие в системах:

SO2 ( r ) + Cl2( r ) SO2Cl2( r )

H2 ( r ) + Br2( r ) 2HBr ( r )

О т в е т:

сместится в сторону образования SO2Cl2

не сместится

П р и м е р 4.

Как повлияет уменьшение давления на равновесие в реакциях:

N2O4 2NO2

2NO + O2 2 NO2

3 Fe2O3( k ) + CO ( r ) 2 Fe3O4( k ) + CO2( r )

О т в е т:

сместится в сторону

сместится в сторонуNO и О2

не сместится

Тесты

При повышении давления равновесие химической реакции смещается в сторону:

эндотермической реакции

экзотермической реакции

уменьшение объема реакционной смеси

увеличение объема реакционной смеси

Укажите, в каком направлении сместится химическое равновесие в системах при уменьшении давления. Вправо

СаО( ТВ ) + СО2( г ) СаСО3 ( ТВ)

2NH3( r ) N2H4(ж) + Н2 ( г )

I2( r ) + 5CO2( r ) I2O5(ТВ) + 5 СО(г )

3O2(r) 2O3(r)

NH3(r)+ H2O(T) NH3 • H2O(p-p)

CH3COOH(ж) + CH3OH(ж) CH3COOCH3(ж) + H2O(ж)

Укажите, в каком направлении сместится химическое равновесие в системах при увеличении давления влево:

Cl2(r)+ H2O(ж) HCl(p-p)+ HClO(p-p)

C(ТВ ) + 2N2O(r) CO2(r)+ 2N2(r)

2ZnS(ТВ ) + 3O2(r) 2ZnO(ТВ ) + 2SO 2(r)

NO2(r)+ NO(r) N2O3(ж)

CH3—CH3(r) CH2 = CH2(r)+ H2O

C H2 = CH2(r)+ H2O(ж) CH3—CH2OH(p-p)

Набор реакций, в которых увеличение объема системы не вызовет смещения равновесия, - это….

2SO2(r)+ O2(r) 2SO3(r)

H2(г)+ Cl2(г)2HCl(г)

2 . N2O4(г)2NO2(г)

N2(г)+3 H2(г)2N H3

3. PCl5(г) PCl3(г) + Cl2(г)

2CO(г) + O2(r) 2CO2

4. H2(г) + F2(г) 2HF(г)

N2(г) + O2(r) 2NO(г)

В каком направлении сместятся равновесия реакций, при повышении давления в системе влево:

СO(г) + H2O H2(г) + СO2(г)

2NO(г) + Cl2(г) 2NOCl(г)

N2(г) + O2(г) 2NO(г)

N 2O4(г) 2NO2(г)

Fe2O3(T)+ CO(г) 2FeO(T)+ CO2(г)

4HCl(г) + O2(г) 2H2O(г) +2Cl2(г)

C(T)+ CO2(г)2CO(г)

При повышении давления равновесия реакции

2H2O 2H2 +O2 сместится влево.

1) да 2) нет 3) не знаю

7. При понижении давления равновесие реакции

2H2S +3O2 2SO2 +2 H2O сместится влево

1) да 2) нет 3) не знаю

8. При повышении давления равновесия реакции

4HCl + O2 2Cl2 + 2 H2O сместится вправо

1) да 2) нет 3) не знаю

9. При понижении давления равновесия реакции

CO + H2O CO2 + H2 сместится влево

1) да 2) нет 3) не знаю

10. При повышении давления равновесие реакции

H2 + СO H2O + C(T) сместится вправо

1) да 2) нет 3) не знаю

11. При повышении давления равновесие реакции

S(T)+2HCl I2 + H2Sсместитсявлево

1) да 2) нет 3) не знаю

12. С увеличением давления равновесие обратимой химической реакции, уравнение которой

C2H4(г) + H2O(г) C2H5OH(г)

А. не изменится

Б. сместится в сторону продуктов реакции

В. Сместится в сторону исходных веществ

13. С увеличением давления равновесие обратимой химической реакции, уравнение которой

CO(г) + H2(г) CH3OH(г) + Q

А. не изменится

Б. сместится в сторону продуктов реакции

В. Сместится в сторону исходных веществ

14. В какую сторону сместится равновесие реакции

CO(г) + H2O(в) CO2(г) + H(г) при повышении давления

равновесие не нарушится

вправо

влево

15. При повышении давления равновесие реакции

S(T) + 2HI I2 + H2S

сместится вправо

сместится влево

не сместится

не знаю

16. В гомогенной реакции

2 H2S + 3О2 2SO2 + H2O

При понижении давления равновесие

сместится влево

сместится вправо

не сместится

не знаю

17. При понижении давления равновесие реакции

CO2+H2 СО + H2O(ж)

сместится влево

сместится вправо

не сместится

не знаю

18. В гомогенной реакции

4HCl + O2 2 H2O +2Cl2

При повышении давления равновесие

сместится влево

сместится вправо

не сместится

не знаю

19. В какую сторону сместится химическое равновесие системы:

2 H2O 2 H2 + O2

При уменьшении давления? Выберите правильный ответ

в сторону разложения воды

в сторону образования воды

не сместится

20. При увеличении давления химическое равновесие не смещается в системе

C O(г) + Cl2(г) COCl2(г)

C O2(г)+ C(ТВ)CO(г)

S O2(г)+ O2(г)2 CO(г)

N2(г) + O2(г)2NO(г)

21. В каком случае повышение давления сместит равновесие в сторону обратной реакции

2SO2(г)+ O2 2SO3(г)

2Hg(ж) + O2(г) 2HgO(ТВ)

2NO2(r) N2O4(г)

C aCO3(ТВ) СaCO(ТВ)+ CO2(г)

22. В каком случае понижение давления и повышение температуры сместит равновесие в сторону прямой реакции

2SO2+ O2 2SO3 + Q

H2+ I22HI – Q

CO2+ C 2CO– Q

N2 + 3H2 2NH3 + Q

23. Повышение давления смещает химическое равновесие реакции вправо

( ) в системе, уравнение которой

А . 2NO2 N2O4

Б. N2+ O2 2NO

В. CaCO3 CaO + CO2

Г.CH4 C + 2H2

24.Система, в которой повышение давления не вызовет смещение равновесия:

2NF3( r ) + 3 H2( r ) 6 HF( r ) + N2( r );

С ( г ) + N2О(r ) СО2( r ) + 2 N2(r );

3Fе2О3( т ) + H2(r ) 2Fе3О4( т ) + H2О(r );

2ZnS(т ) + 3 О2(r ) 2ZnО(т ) + 2S О2( r ).

2 5. Понижение давления смещает химическое равновесие вправо ( ) в реакции, уравнение которой:

СН4 + Н2О 3Н2 + СО.

СО2 + Н2О Н2СО3.

3 Н2 +N2 2NН3.

2СО + О2 2СО2

26. Реакция для которой повышение давление вызовет смещение равновесия вправо, - это …

2NF3( r ) + 3H2( r ) 6HF( r ) + N2( r )

CH2( r ) + 4S(ТВ ) CS2( r ) + 2H2S( r )

2 NO( r ) + Cl2( r ) 2NOCl( r )

2O3( r ) 3O2( r )

27. В какой реакции изменение давление не оказывает влияние на положение равновесия?

СН4( г ) + 2NO(r ) СО( г ) + 3Н2( г )

СO2(r ) + 2NO( ж) Н2СО3(р-р)

2 NO2(r ) N2O4( r )

H2(r ) + I2( r ) 2HI ( r )

28. При повышении давления равновесие смещается в право в системе

2СО2( г ) 2СО( г ) + О2( г )

С2Н4(r ) С2Н2( г ) + Н2( г )

P Cl3(r ) + Cl2( r ) PCl5( r )

H2(r ) + Cl2( r ) 2HCl ( r )

29. Изменение давления не смещает равновесие в системе

Н 2( г ) + Se(r ) Н2Se( г )

H2(r ) +Br2( ж) 2НBr( r )

H2(r ) +Cl2( r ) 2HCl( r )

2NO(r ) + O2( r ) 2NO2( r )

30. Увеличение давления не повлияет на смещение равновесия в реакции:

С аО + СО2 СаСО3

2SO2+O22SO3

H2 +I2 2HI

2H2 + O2 2H2 O

3.3.4 Влияние изменения давления и температуры

Разбор заданий

П р и м е р 1.

В какую сторону сместится химическое равновесие в обратимой системе

2СО( г ) + О2( г ) 2СО2( г ) + Q, если:

2 моль 1 моль 2 моль

уменьшить давление

увеличить температуру

ввести в систему дополнительное количество СО2 ?

О т в е т:

Равновесие во всех случаях сместится влево, так как при уменьшении давления, увеличении температуры и увеличении концентрации СО2 возрастает скорость обратной реакции.

Тесты

При одновременном повышении температуры и понижении давления равновесие в реакции

2HBr H2 + Br2(r ) – Q сместится вправо

да

нет

не знаю

2.Выход продуктов реакции

3Fe( т ) + 2СО Fe3С( т ) + СО2 + 149 кДж при одновременном повышении давления и понижения температуры:

увеличится

уменьшится

не изменится

3.Сместить равновесие реакции

Н2 + S Н2S + Q вправо, можно:

повысив температуру

понизив температуру

4. При одновременном повышении температуры и понижении давления равновесие в реакции

СО + 2Н2 СН3ОН(ж) + Q сместится вправо.

да

нет

не знаю

5.При одновременном повышении давления и температуры равновесие реакции

С( т ) + 2N2O CO2 + 2N2 + Q сместится:

вправо

влево

не сместится

6.В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

Fe3O4( ТВ) + 4СО( г ) 3Fe(ТВ) + 4СО2( г ) - Q

при охлаждении

при увеличении давления?

В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

СН4( г ) + 4S(ж) СS2(г ) + 2Н2S( г ) + Q

при охлаждении

при уменьшении давления?

В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

2SO( r ) 2SO2( r ) + O2( r ) – Q

при нагревании

при увеличении давления

При одновременном понижении давления и температуры в гетерогенной реакции

С(т) + 2N2O CO2 + 2N2 +Q

выход продуктов

увеличится

уменьшится

не изменится

не знаю

При одновременном повышении давления и охлаждении смещение равновесия в гомогенной реакции

N2 + 3H2 2NH3 + Q

будет

однонаправленным влево

однонаправленным вправо

не будет

не знаю

При понижении давления и повышении температуры равновесие сместится в сторону образования продуктов реакции в системе

N2( r ) + O2( r ) 2NO( r ) – Q

N2( r ) + 3H2( r ) 2NH3( r ) + Q

Fe2O3( тв ) + 3СО( г ) 2Fe( тв ) + 3СО2( г ) + Q

СаСО3(ТВ) СаО(ТВ) + СО2( г ) – Q

В какой системе увеличение давления и понижение температуры смещает химическое равновесие в сторону реакции?

2 SO2(r ) + O2( r ) 2SO3( r ) + Q

N2( r ) + O2( r ) 2NO( r ) – Q

C O2( r ) + 2 C(ТВ) 2СО( г ) – Q

2NH3( r ) N2( r ) + 3H2( r ) - Q

Как понижение давления, так и повышение температуры вызывает смещение химического равновесия вправо в системе:

Н2( r ) + S( r ) H2S( r ) + Q

2HBr( r ) H2( r ) +Br2(ж ) - Q

2Н2( г ) + О2( г ) 2Н2О( г ) + Q

С2Н6( г ) 2С(ТВ) + 3Н2( г ) – Q

Равновесие метится в сторону продуктов реакций как при понижении температуры, так и при повышении давления, в реакции

Fe3O4( тв ) + СО(r ) 3FeO( тв ) +СО2( г ) + Q

С( тв ) + СО( г ) 2СО(r ) - Q

С (ТВ) + Н2 О( г ) Н2( г ) + СО( г ) -Q

С2Н4( г ) + Н2( г ) С2Н6( г ) + Q

При одновременном повышении температуры и понижении давления химическое равновесие сместится вправо в реакции

Н 2 + S( r ) H2S + Q

2 SO2 + O2 2SO3 + Q

2NH3 N2 + 3H2 – Q

2HCl H2 + Cl2 – Q

В каких из приведенных реакций нагревание приведет к смещению химического равновесия в том же направлении, что и уменьшение давления?

2СО( г ) + О2( r )2СО2( г ) + Q

Н2( г ) + I2 2HI( r ) - Q

C3H8( r ) C3H6( r ) – Q

ZnO(ТВ) + H2 Zn(ТВ) + Н2О( г ) – Q

К смещению равновесия вправо приведет одновременное понижение температуры и увеличение давления в реакции:

2HCl H2+ Cl2 - Q

N2 + 3H2 2NH3 + Q

C+ O2 CO2 + Q

SO3 + H2O Н2SО4 +Q

В какой системе повышение давления и понижение температуры смещает химическое равновесие в сторону продуктов реакции?

СО2( г ) +С ( тв ) 2СО( г ) - Q

2NO( г ) + O2( r ) 2NO2( r ) + Q

C O( r ) + 2H2( r ) CH3OH(ж ) – Q

3O2( г ) 2О3( г ) – Q

Реакция химическое равновесие которой сместится в сторону образования исходных веществ как при повышении температуры, так и при понижении давления:

2NО( г ) +SO2 ( r ) N2О( г ) + SO3 ( r ) +Q

Fe2+ SO3( r ) NO2( r ) + SO2( r ) - Q

N2( r ) + O2( r ) 2NO( r ) – Q

3Fe2O3( т ) + Н2(r ) 2 Fe3О4( т ) + Н2О( г ) + Q

20. Равновесие реакции 2NO + O2 2NO2 + Q сметить вправо при:

уменьшении давления и повышении температуры

увеличении давления и снижении температуры

увеличении давления и повешении температуры

уменьшении давления и снижении температуры

21. В реакции СО + 2Н2 СН3ОН + Q выход метанола будет больше :

Р = 5 МПа, t = 250º С

Р = 10 МПа, t = 400º С

Р = 10 МПа, t = 250º С

Р = 5 МПа, t = 400º С

22. В реакции

СО( г ) + 2Н2( г ) СН3ОН(г ) + Q

равновесие сместится в сторону продуктов реакций при

повышении температуры и повышении давления

повышении температуры и понижении давления

понижении температуры и повышении давления

понижении температуры и понижении давления

23. Сместив равновесие 2SO2 + O2 2SO3 + Q в сторону исходных веществ можно при:

повышении давления и поглощении оксида серы (VI) водой

понижении температуры и увеличении концентрации кислорода

повышении давления и понижении темпе5ратуры

повышении температуры и разбавлении исходной смеси аргоном

24. Для каких из нижеперечисленных реакций повышение давления и понижение температуры будут смещать равновесие в одном направлении:

2SO2(газ) + О2(газ) 2SO3(газ) + Q

C O2(газ) + С(ТВ) 2СО(газ) - Q

N2(газ) + О2(газ) 2NО(газ) – Q

N2(газ) + 3Н2(газ) 2NH3(газ) + Q

2CO(газ) + О2(газ) 2СО2(газ) + Q

С аО(ТВ) + СО2(газ) СаСО3(ТВ) + Q?

25. Смещение равновесия в системе

СОCl2 CO + Cl2 – Q влево вызовет:

п овышение температуры, повышение давления

понижение температуры, понижение давления

повышение температуры, понижение давления

понижение температуры, повышение давления

26. Химическое равновесие в системе

С4Н10( г ) С4Н8( г ) + Н2( г ) - Q можно сместить в сторону продуктов реакции:

повышением температуры и повышением давления

повышением температуры и понижением давления

понижением температуры и повышением давления

понижением температуры и понижением давления

27. Смещению равновесия в сторону образования исходных веществ в системе

2NO(1) + O2(1) 2NO2(1) + Q

способствует:

повышение температуры и повышение давления

понижение температуры и повышение давления

понижение температуры и понижение давления

повышение температуры и понижение давления

28.С помощью какого воздействия на равновесную систему

2SO2(r ) + O2(r ) 2SO3(r ) + Q

м ожно максимально метить равновесие вправо?

уменьшить температуру, уменьшить давление

увеличить температуру, увеличить давление

уменьшить температуру, увеличить давление

увеличить температуру, уменьшить давление

29. В каком направлении сместится равновесие в системе.

СаСО3(т) СаО(т) - Q

при одновременном увеличении температуры и снижении давления:

влево

вправо

не сместится

нельзя предсказать

в противоположном

30. Для того чтобы максимально сместить равновесие реакции, уравнение которой

PCl3(r ) + Cl2( r ) PCl5( r ) + Q

в сторону образования хлорида фосфора (V ), необходимо:

увеличить давление и увеличить температуру

увеличить давление и уменьшить температуру

уменьшить давление и уменьшить температуру

уменьшить давление и увеличить температуру

3.3.5 Влияние изменения концентрации

Теоретический минимум

При у в е л и ч е н и и концентрации одного из газообразных веществ ( реагента или продукта), находящегося в равновесной системе, равновесие смещается в сторону р а с х о д а данного вещества:

добавление реагента ( А или В )

аА( г ) + bB(r ) cC(r ) + dD(r )

При у м е н ь ш е н и и концентрации вещества равновесие смещается в сторону о б р а з о в а н и я этого вещества; при удалении из реакционной смеси продукта, напримерD, равновесие сместится вправо ( ), при удалении реагента, например В, - влево ( ).

Концентрация т в е р д ы х веществ н е в х о д я т в выражение константы равновесия , т.е. твердые вещества не влияют на состояние .

Тесты

В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

2FeCl3 + SnCl2 2FeCL2 + SnCl4

если увеличить концентрацию хлорида железа ( II)?

В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

2СО( г ) + О2( г ) 2СО2( г ),

если увеличить концентрации всех веществ в 2 раза?

В каком направлении произойдет смещение равновесия в системах, при увеличении концентрации водорода:

Н2( г ) + J2( r ) 2HJ( r );

Н2( г ) + S( r ) H2S( r );

3Fe( т ) + 4Н2О Fe3O4( т ) + 4Н2( г );

С О( г ) + Н2О(r ) СО2(r ) + Н2( г ).

В каком направлении сместится химическое равновесие в системе

4НCl( r ) + O2( r ) 2Cl2( r ) + 2H2O( r )

Если уменьшить концентрацию всех веществ в 3 раза?

При снижении концентрации продуктов реакции химическое равновесие сместится вправо в случаях:

Н2( r ) + I2( r ) 2HI( r )

2 NO( r ) + О2( г ) 2NO2( r )

C O( г ) + H2О(r ) CО2( г ) + H2(r )

4 НCl( г ) + О2( г ) 2H2O(r ) + 2Cl2( г )

N2( r ) + О2( г ) 2NO( r )

При увеличении концентрации исходных веществ химическое равновесие сместится вправо в следующих случаях:

2NO( r ) + O2( r ) 2NO2( r )

2 H2( r ) + О2( г ) 2H2O( r )

C O( г ) + H2О(r ) CО2( г ) + H2(r )

N 2(r ) + О2( г ) 2NO( r )

C O( r ) + Cl2(г ) COCl2( r )

В системе установилось равновеcие

CO( r ) + Cl2(г ) COCl2( r )

После увеличения концентрации исходных веществ:

равновесие сместится влево

снизится скорость прямой реакции

равновесие сместится вправо

снизится скорость обратной реакции

увеличится скорость прямой реакции

В системе установилось равновесие

CO( г ) + H2О(r ) CО2( г ) + H2(r )

После снижения концентрации продуктов реакции:

увеличится скорость обратной реакции

равновесие сместится влево

равновесие сместится вправо

снизится скорость обратной реакции

увеличится скорость прямой реакции

Сместить равновесие в сторону образования гидроксида амоминия в реакции

A l(OH)3 + 2NaOH Na3[Al(OH)6]

можно, добавив к раствору:

Н2О

NaOH

HCl

KCl

В какую сторону сместится химическое равновесие системы:

2СО + О2 2СО2

Если увеличить концентрацию углекислого газа? Выберите правильный ответ:

в сторону образования СО2

в сторону разложения СО2

не сместится

В каком направлении сместится равновесие в обратимом процессе, уравнение которого

2FeCl3(р-р) + KI(р-р) 2FeCl2(р-р) + 2KI(р-р) + I2(р-р)

если увеличить концентрацию хлорида железа ( III )?

сместится влево

сместится вправо

не сместится

В каком направлении сместится равновесие в обратимом процессе

2FeCl3 + ZnCl3 2FeCl2 + ZnCl4 ,

Если увеличить концентрацию хлорида железа ( III )?

влево

вправо

не сместится

Способ, смещающий равновесие реакции

СО( г ) + Cl2(r ) ССl2O( г ) вправо, - это:

увеличение концентрации продукта;

увеличение концентрации хлора;

уменьшение концентрации хлора.

14. Способ, смещающий равновесие реакции

РCl3(r ) + Cl2(r ) РCl5(r ) влево, - это6

увеличение концентрации продукта;

увеличение концентрации хлора;

уменьшение концентрации хлора.

15. Способ, смещающий равновесие реакции

2СО( г ) С( г ) + СO2( г ) вправо, - это:

увеличение концентрации угарного газа;

увеличение концентрации углекислого газа;

уменьшение концентрации твердого продукта.

16. Способ, смещающий равновесие реакции

2SО2( г ) + O2( г ) 2SO3( г ) вправо, - это:

уменьшение концентрации продукта;

уменьшение концентрации кислорода;

уменьшение концентрации продукта.

17. Способ, смещающий равновесие реакции

2FeО( т ) + СО( г ) Fe( т ) + СО2( г ) вправо, - это:

увеличение концентрации угарного газа;

увеличение концентрации углекислого газа;

уменьшение концентрации твердого продукта.

18. Способ, смещающий равновесие реакции

2CuО( т ) + СО Cu2O( т ) + СО2 вправо, - это:

увеличение концентрации угарного газа;

увеличение концентрации углекислого газа;

уменьшение концентрации твердого продукта.

19.В какую сторону сместится химическое равновесие системы:

N2 + 2H2 2NH3 ,

при уменьшении концентрации азота? Выберите правильный ответ:

в сторону образования аммиака

в сторону разложения аммиака

не сместится

С увеличением концентрации SО2 равновесие обратимой химической реакции, уравнение которой

2SО2 + O2 2SO3 + Q

Не изменится

Сместится в сторону продуктов реакции

Сместится в сторону исходных веществ

3.3.6 Вычисление исходных концентраций по равновесным концентрациям

Задачи для разбора

П р и м е р 1.

В равновесной системе 3А + В 2С + D концентрация [ С ] = 1 моль/л,

[ А ] = 1,5 моль/л. Какова была исходная концентрация вещества А?

Р е ш е н и е:

Обычно в заданиях такого тапа предполагается, что в начальный момент времени в реакционной смеси присутствуют вещества, формулы которых записаны в левой части уравнения ( в данном случае А и В ), и нет веществ, которые из них образуются ( С и D ).

В условии задачи указаны равновесные концентрации веществ А и С:

[ А ]р = 1,5 моль/л; [ С ]р = 1 моль/л.

Согласно уравнению реакции, 2 моля вещества С образуется, если в реакцию вступают 3 моля вещества А. Очевидно, что для образования 1 моля С в реакцию должны вступить 1,5 моль А.

( Можно составить пропорцию:

3 моль А 2 моль С

x 1 моль С,

откуда х= 1,5 моль).

Следовательно, исходная концентрация вещества А составляла:

[ А ]их. = [ А ]р + х = 1,5 моль 1,5 моль = 3 моль

П р и м е р 2

Равновесные концентрации веществ, участвующих в обратимой реакции

2NO + O2 = 2NO2 , следующие ( моль/л):

[ NO ]р= 0,056

[ O2 ]р = 0,028

[ NO2 ]р = 0,044

Рассчитать начальные концентрации исходных веществ.

Д а н о:

[ NO ]р = 0,056 моль/л

[ O2 ]р = 0,028 моль/л

[ NO2 ]р= 0,044 моль/л

[ NO ]0, [O2 ]0 - ?

Р е ш е н и е:

Начальная концентрация оксида азота ( VI ) была [ NO ]0 = 0, а ее изменение к моменту равновесия составляет [ NO2 ] = 0,044 моль/л.

Молярное отношениеNO и NO2 в реакции 2: 2 ( 1 : 1 ), следовательно, начальная концентрация NO будет:

[ NO ]0= [ NO ]р+ 0,056 + 0,044 = 0,1 моль/л.

Молярное отношение О2 и NO2 оставляет 1:2, отсюда начальная концентрация О2 будет:

[ O2 ]0 = [ O2 ]р + 0,044/2 = 0,028 + 0,022 = 0,05 моль/л

О т в е т:

[ NO ]0 = 0,1 моль/л; [ O2 ]0 = 0,05 моль/л

Задачи для самостоятельного решения.

1. В равновесной системе 3А + В 2С + D концентрация [ С ] = 1 моль/л,

[ А ] = 1,5 моль/л. Исходная концентрация вещества А составляла ….. ( в моль/л, цифрами).

( 3 моль/л )

2. В гомогенной системе N2 + 3H2 2NH3 равновесные концентрации участвующих веществ ( в моль/л ) составили: азота – 0,75; водорода – 0,6: аммиака – 0,5. Вычислите исходную концентрацию азота (в моль/л).

( 1 моль/л)

3.Химическое равновесие в системе

4НCl( r ) + O2( r ) 2Cl2( r ) + 2H2O( r )

Установилось при равновесных концентрациях: [ HCl ],

[ O2 ] = 0,15 моль/л и [ Cl2 ] = 0,6 моль/л. Найдите исходные концентрации хлороводорода и кислорода.

[HCl ]0 = 1,6 моль/л , [ O2 ]0 = 0,45 моль/л

4. Реакция протекает по уравнению 4НCl( r ) + O2( r ) = 2Cl2( r ) + 2H2O( n ) .Через некоторое время после начала реакции установились концентрации ( моль/л) : хлороводорода – 0,85, кислорода – 0,44, хлора – 0,3. Рассчитайте начальные концентрации исходных веществ.

Ответ: НCl – 1,45 моль/л; O2 – 0,59 моль/л

5. В системе N2 + 3H2 2NH3 установилось равновесие при

N2 – 5 моль/л, H2 – 2 моль/л, NH3 – 2 моль/л. Найдите концентрации исходных веществ до начала реакции.

[H2 ]0 = 5 моль/л, [ N2 ]0 = 6 моль/л

6. Химическое равновесие в системе

2SO2(r ) + O2(r ) 2SO3(r )

Установилось при равновесных концентрациях:[ SO2 ] = 0,2 моль/л, [ SO3 ] = 0,3 моль/л и [ О2 ] = 0,1 моль/л. Найдите исходные концентрации оксида серы (IV) и кислорода.

[SO2 ]0 = 0,5 моль/л, [ O2 ]0 = 0,25 моль/л

7.Химическое равновесие в системе

N2(r ) + 3 H2(r ) 2NH3(r )

Установилось при равновесных концентрациях: [ N2 ] = 0,3 моль/л, [ H2 ] = 0,5 моль/л и [ NН3 ] = 0,4 моль/л . Найдите исходные концентрации азота и водорода.

[H2 ]0 = 1,1 моль/л, [ N2 ]0 = 0,5моль/л

8 . Окисление аммиака идет по уравнению 4 NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O. Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ были ( моль/л): аммиака - 0,009, кислорода – 0,00125, оксида азота

( II) – 0,003.

В ы ч и с л и т ь:

концентрацию водяного пара в этот момент

исходные концентрации аммиака и кислорода

О т в е т:

Н2О – 0,0045 моль/л

NH3– 0,012 моль/л

О2 – 0,005 моль/л

9. В равновесной системе 3А + В 2С + D концентрация [ С ] = 1 моль/л,

[ А ] = 1,5 моль/л. Укажите исходную концентрацию вещества А.

( 3 )

Тесты.

В реагирующей системе, схема которой

3А + В 2С + D,

Равновесные концентрации веществ А, В и С равны соответственно

0,35 моль/л, 1,1 моль/л и 0,9 моль/л. Исходные концентрации веществ А и В соответственно равны:

1,3 и 1,25 моль/л

1,3 и 1,55 моль/л

1,7 и 1,55 моль/л

1,5 и 1,45 моль/л

В состоянии равновесия для обратимой химической реакции

FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN)3 + 3RCl

концентрации веществ равны (моль/л): [FeCl3] = 0,012; [KSCN] = 0,02;

[Fe(SCN)3] = 0,08.

Начальные концентрации хлорида железа (III) и роданида калия составляли соответственно:

0,020 и 0,026 моль/л

0,016 и 0,06 моль/л

0,020 и 0,010 моль/л

0,036 и 0,026 моль/л

В состоянии равновесия концентрация уксусной кислоты, этилового спирта и этилацетата равны соответственно: 0,12, 0,128 и 0,22 моль/л. Начальные концентрации кислоты и спирта в реакции составляли соответственно:

а) 0,23 и 0,29 моль/л

б) 0,34 и 0,30 моль/л

в) 0,34 и 0,40 моль/л

г) 0,24 и 0,36 моль/л

4 .В системе 2А( г ) + В( г ) 2С ( г ) установилось равновесие при концентрациях всех веществ 0,2 моль/л. Какими были начальные концентрации А и В?

по 0,2 моль/л

по 0,4 моль/л

по 0,3 моль/л

по 0,6 моль/л

3 . 3. 7.

Вычисление равновесных концентраций по исходным концентрациям реагирующих веществ

Задачи для разбора

П р и м е р 1.

При некоторой температуре константа равновесия реакции

СО( г ) + Н2О( г ) СО2( г ) + Н2( г ) равна 1. Исходные концентрации составили: [ СО ] = 0,1 моль/л; [ Н2О ] = 0,4 моль/л. Чему равна равновесная концентрация углекислого газа?

Р е ш е н и е:

По условию задачи:

Кр = 1

[ СО ] исх. = 0,1 моль/л

[ Н2О ] исх. = 0,4 моль/л

Пусть равновесная концентрация углекислого газа

[ СО2 ] р. = х

Тогда, согласно уравнению реакции:

[ СО2 ] р. = 0,1 - х

[ Н2О ] р. = 0,4 - х

[ Н2 ] р. = х

Константа равновесия данной реакции равна:

[ СО2 ] р. · [ Н2 ] р х · х

Кр = = = 1;

[ СО ] р. · [ Н2О ] р ( 0,1 – х ) · ( 0,4 – х )

х² = 0,04 – 0,4х – 0,1х + х² ;

откуда х = 0,08.

Таким образом, равновесная концентрация углекислого газа [ СО2 ] р = 0,08 моль/л.

П р и м е р 2

Константа равновесия реакции

FeO(ТВ) + СО( г ) Fe(ТВ) + СО2( г )

при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации СО и СО2 , если начальные концентрации этих веществ составляли:

[ СО] = 0,05 моль/л ; [ СО2 ] = 0,01 моль/л.

Р е ш е н и е:

Концентрации твердых веществ в выражение константы равновесия не включаются, поэтому:

[ СО2 ]р

К р =

[ СО]р

Пусть к моменту наступления равновесия в реакцию вступает х моль/л СО; согласно уравнению реакции, при этом образуется х моль/л СО2 . Тогда равновесные концентрации этих веществ составили:

[ СО]р = ( 0,05 – х ) моль/л

[ СО2 ]р = ( 0,01 + х ) моль/л

Подставим эти значения в выражение константы равновесия:

0,01 + х

К р = = 0,5;

0,05 – х

откуда х = 0,01.

Следовательно, равновесные концентрации равны:

[ СО]р = 0,05 – 0,01 = 0,04 моль/л

[ СО2 ]р = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л

П р и м е р 3.

При некоторой температуре в системе СО( г ) + Cl2(r ) COСl2( г ),

Кр = 0,45. Исходные концентрации СО и Cl2 составляли: С0(СО) = 3 моль/л,

С0(Cl2) = 2 моль/л.Определить равновесные концентрации всех газов в системе после достижения в ней равновесия.

Р е ш е н и е:

Обозначим концентрацию СО, которая прореагирует до достижения равновесия в системе, через х, то есть С(СО) = х. Тогда С(Cl2) = х и

[ СОСl 2] = х. Соответственно, равновесные концентрации СО и Cl2 можно представить следующим образом [ СО] = 3 – х, [ Сl 2] = 2 – х. Подставим обозначенные равновесные концентрации в выражение Кр данной системы:

[ СОCl2 ] х

Кр = =

[ СО] ·[ Cl2 ] (3 – х ) · ( 2 – х )

и приравняем это выражение значению Кр :

х

= 0,45.

(3 – х ) · ( 2 – х )

Решаем полученное квадратное уравнение: 0,45х² - 3,35х + 2,7 = 0. Получаем два действительных корня: х1 = 6,52, х2 = 0,92. Для решения подходит только значение х2 , так как при использовании значения х1 равновесные концентрации приобретают отрицательные значения.

[ СО] = 3 – 0,92 = 2,08 моль/л

[ Cl2 ] = 2 – 0,92 = 1,08 моль/л

[ СОCl2 ] = 0,92 моль/л

Задачи для самостоятельного решения

1. Реакция протекает по уравнению N2(r ) + 3H2(r ) 2NH3(r ) . Концентрация реагентов в некоторый момент составляют: С (N2 ) = 0,8 моль/л, С (Н2 ) = 1,5 моль/л, С (NН3 ) = 1 моль/л. Определить концентрации веществ в момент, когда концентрация азота составила 0, 5 моль/л.

Ответ: С (N2 ) = 0?6 моль/л, С (NН3 ) = 1,6 моль/л

При некоторой температуре константа равновесия для системы

Fe2O(Т) + СО( г ) 2FeО(Т) + СО2( г ) равна 2. Чему равны равновесные концентрации СО и СО2 , если их исходные концентрации, соответственно составляли 20г/л и 16 г/л?

Ответ: [СО2 ] = 0,718 моль/л; [СО] = 0,359 моль/л

Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если реакция протекает в растворе по уравнению А + В = 2С, исходные концентрации веществ А и В соответственно равны 0,5 моль/л и 0,7 моль/л, а константа равновесия равна 50. ( Примечание: среди реагирующих веществ нет твердых).

Ответ: [А]р = 0,06 моль/л, [В]р = 0,26 моль/л,

[С]р = 0,88 моль/л

4. Константа равновесия в системе Н2(r ) + О2(r ) 2HJ(r ) при некоторой температуре равна 2. Исходные концентрации водорода и иода были равны и оставляли 0,4 моль/л. Определите все равновесные концентрации.

Ответ: [Н2] = [J2] = 0,235 моль/л; [НJ] = 0,33моль/л

5.Реакция идет по уравнению N2 + О2 = 2 NО. Концентрации исходных веществ были ( моль/л): азота – 0,049 и кислорода – 0,01. Вычислите концентрации участвующих в реакции веществ в момент, когда концентрация продукта реакции стала 0,005 моль/л.

Ответ:N2 – 0,0465 моль/л; О2 – 0,0075 моль/л

6. Исходные концентрации сернистого газа и кислорода в гомогенной системе 2SO2 + O2 = 2SO3 , были соответственно равны 0,03 и 0,015 моль/л. К моменту наступления равновесия концентрация сернистого газа стала равной 0,01 моль/л. Вычислите равновесные концентрации остальных веществ, участвующих в реакции.

Ответ:O2 – 0,005 моль/л,SO3 – 0,02 моль/л

7.При синтезе аммиака 3Н2 + N2 = 2 NН3 к данному моменту времени прореагировало 0,9 моль/л водорода, а начальная концентрация была равна 1,4 моль/л. Определите концентрацию оставшегося водорода и прореагировавшего азота.

Ответ: Н2 – 0,5 моль/л; N2 – 0,3 моль/л

8. При некоторой температуре константа равновесия реакции

СО( г ) + Н2О( г ) СО2( г ) + Н2( г ) равна 1. Исходные концентрации составили: [ СО ] = 0,1 моль/л; [ Н2О ] = 0,4 моль/л. Равновесная концентрация углекислого газа равна …( Полученное в ответе число не округлять)

Ответ: ( 0,08 )

9 . Для реакции Н2(r ) +J 2( r ) 2HJ(r ) при некоторой температуре Кр = 1. Определить состав равновесной реакционной смеси, если исходная смесь состояла из 3 моль Н2 и 2,5 моль J 2 ю.

Ответ: [Н2] = 2,09 моль; [J2] = 21,59 моль; [НJ] = 1,82 моль

10. Константа равновесия реакции, протекающей по уравнению

СО2( г ) + Н2( г ) СО( г ) + Н2О( г ),

Равна 0,49. Найдите равновесные концентрации углекислого и угарного газов, учитывая, что исходные концентрации углекислого газа и водорода были равны 2 моль/л.

Ответ: [СО]р = 0,8236 моль/л; [СО2]р = 1,1765 моль/л

Тесты

В реагирующей системе:

2А + В С + 2D,

Исходная концентрация вещества А равна 4 моль/л; равновесная концентрация этого же вещества – 1,6 моль/л. Равновесные концентрации веществ С и D соответственно равны:

а) 0,6 и 1,2 моль/л

б) 1,2 и 2,4 моль/л

в) 1,2 и 1,2 моль/л

г) 1,2 и 0,6 моль/л

2.Константа равновесия реакции, уравнение которой

СО( г ) + Cl2(r ) COСl2( г ),

При 573 К равна 142. Рассчитайте концентрацию оксодихлорида углерода в замкнутом реакторе, ели начальные концентрации оксида углерода ( II ) и хлора равны соответственно 1,00 моль/л и 0,50 моль/л:

1,014 моль/л

0,50 моль/л

0,493 моль/л

0,362 моль/л

3.3.8 вычисление константы равновесия и исходных (равновесных) концентраций веществ.

Задачи для разбора

П р и м е р 1.

Равновесие в системе N2(r ) + 3H2(r ) 2NH3(r ) установилось при следующих значениях равновесных концентраций: [ N2 ] = 0,3 моль/л,

[ NН3 ] = 0,5 моль/л. Определить Кр и исходные концентрации азота ( С0(N2)) и водорода ( С0(Н2)).

Р е ш е н и е:

Для данной системы выражение Кр запишется:

[NН3 ]²

К р =

[H2]³ ·[ N2]

Подставив в него данные задачи, получаем:

[0,5 ]²

К р = = 1,63

[0,8]³ ·0,3

Если реакция протекает в сосуде емкостью 1 л , то для рассуждений можно использоватьколичества веществ вместо концентраций. Согласно уравнению реакции, для образования 0,5 моль NН3 должно прореагировать 0,25 моль N2 и 0,5 · 3

= 0,75 моль водорода.

2

Обозначим прореагировавшие концентрации азота и водорода С (N2 ) и

С ( Н2).

Очевидно, что С0(N2 ) = [ N2] + С (N2 ) и С0 ( Н2) = [H2] + С ( Н2) .

Рассчитаем исходные концентрации азота и водорода:

С0(N2 ) = 0,3 + 0,25 = 0,55 моль/л

С0 ( Н2) = 0,8 + 0,75 = 1,55 моль/л

О т в е т:

Кр = 1,63, С0(N2 ) = 0,55моль/л, С0 ( Н2) = 1,55 моль/л

П р и м е р 2.

Обратимая газовая реакция протекает по уравнению:

СО + Cl2 = СОCl2

Исходные концентрации реагирующих веществ:

[СО2]0 = 0,03 моль/л

[Cl2]0 = 0,02 моль/л

После наступления равновесия концентрация угарного газа стала:

[СО]р = 0,021 моль/л

Вычислите равновесные концентрации остальных веществ и величину константы химического равновесия.

Д а н о:

[СО2] = 0,03 моль/л

[Cl2] = 0,02 моль/л

[СО2]р = 0,021 моль/л

[Cl2]р ; [СОCl2]р, К х·р - ?

Р е ш е н и е:

Кмоменту равновесия изменение концентрации СО составило:

[СО] =[СО]0 - [СО]р = 0,03 – 0,021 = 0,009 моль/л

Поскольку молярное отношение веществ, участвующих в реакции 1:1:1, то изменение концентрации всех веществ одинаково:

[Cl2]р = [Cl2]0 - [Cl2] = 0,02 – 0,009 = 0,011 моль/л

[СОCl2]р = 0,009 моль/л

К х·р = [СОCl2]р / [СО]р · [Cl2]р = 0,009/ 0,021 · 0,011 = 39

Результаты вычислений внесем в таблицу, где знаки «+» и «-» означают соответственно увеличение или понижение концентрации вещества.

О т в е т:

[Cl2]р = 0,011 моль/л; [СОCl2]р = 0,009 моль/л; К х·р = 39

Задачи для самостоятельного решения

1. В системе 2SO2(r ) + O2(r ) 2SO3(r ) при некоторой температуре равновесные концентрации составляли, соответственно: [ SO2 ] = 0,5 моль/л, [ O2 ] = 0,3 моль/л, [ SO3 ] = 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации оксида серы (VI ) и кислорода.

Ответ: Кр = 0,53; С0(SO2) = 0,7моль/л; С0(O2) = 0,4моль/л

2 . Равновесие в системе Н2 + I2 2HI установилось при следующих концентрациях: С(Н2) = 0,25 моль/л; С( I2 ) = 0,05 моль/л; С( НI ) = 0,9 моль/л. Определите исходные концентрации йода и водорода ( если считать, что все вещества находятся в газовой фазе), найдите константу равновесия данной реакции.

3 . В гомогенной системе А + В С + Д , исходные концентрации А и В составляли соответственно 4 моль/л и 3 моль/л . В состоянии равновесия концентрация вещества А составляла 2 моль/л. Определить равновесные концентрации веществ В, С и Д и значение Кр.

Ответ: Кр. = 2; [ В ] = 1 моль/л, [ С ] = [ Д ] = 2 моль/л

3.4 Комбинированные задачи

Задачи для разбора

Пример №1

Реакция синтеза аммиака протекает по уравнению 3Н2 + N2 2NH3 . Начальные концентрации исходных веществ равны (моль/л): водорода – 0,05;азота – 0,04: константа скорости реакции равна 0,3. Рассчитать: а) начальную скорость реакции; б) скорость реакции, когда концентрация аммиака стала равной 0,.02 моль/л

Дано:

А) [Н2]0 = 0,05 моль/л

[N2]0 = 0,04 моль/л

К = 0,3

U0 =?

Б) [NH3] = 0,02 моль/л

К = 0,3

U =?

Решение:

А) в соответствии с законом действующих масс находим начальную скорость реакции:

U0 = К[Н2]0 ³[N2]0 = 3·10[ 5·10] ³ [4 ·10] = 1,5·10 моль/л ·с

Б) исходя из уравнения реакции молярное отношение водорода и аммиака 3:2. Увеличение концентрации аммиака на 0,02 моль/л вызывает уменьшение концентрации водорода на 0,03 моль/л (0,02 -3/2=0,03).

Таким образом, к моменту, когда концентрация аммиака выросла на 0,02 моль/л, концентрация водорода уменьшилась до 0,02 моль/л (0,05-0,03=0,.02). Молярное отношении азота и аммиака 1:2.Коцентрация азота уменьшилась на 0,01 моль(0.02-1/2=0,.01) и станет равной 0,03 моль/л ( 0,04-0,01=0,.03).Скорость реакции с уменьшением концентрации реагирующих веществ также понизится:

U = К[Н2] ³[N2] = 3·10[ 2·10] ³ [3 ·10] = 7,2·10 моль/л ·с

Ответ: а) 1,5·10 моль/л ·с б) 7,2·10 моль/л ·с

Пример № 2

В каком направлении сместится химическое равновесие, если концентрацию реагирующих веществ увеличится в 2 раза?

Решение: 4HCl + O2 2H2O + 2Cl2

Начальные скорости прямой и обратной реакций следующие:

U = k [HCl]0[O2]0

U0 = k [H2O]0 ²[ Cl2 ]0²

После увеличения концентраций скорость прямой реакции стала:

U= k [2HCl] [2O2]= 32к [HCl]0[O2]0

То есть возросла по сравнению с начальной скоростью в 32 раза. Аналогичным образом скорость обратной реакции возрастает в 16 раз:

U = = k [2H2O]²[ 2Cl2 ]²= 16к [H2O]0²[ Cl2 ]0²

Увеличение скорости прямой реакции в 2 раза превышает увеличение скорости обратной реакции: равновесие смещается вправо.

Пример № 3

В какую сторону сместится равновесие гомогенной реакции:

PCl5 = PCl3 + Cl2 + 92 КДж

Если повысится температура на 30 С , зная, что температурный коэффициент прямой реакции равен 2,5,.а обратной - 3,2?

Решение:

Поскольку температурные коэффициенты прямой и обратной реакций не равны, повышение температуры по-разному скажется на изменении скоростей этих реакций. Пользуясь правилом Вант-Гоффа (1.3), находим скорости прямой и обратной реакций при повышении температуры на 30 С:

U (t2) = U (t1) γ = U (t1)2,5 = 15,6 U (t1)

U (t2) = U (t1) γ = U (t1)3,2=32,8U (t1)

Повышение температуры увеличило скорость прямой реакции в 15,6 раза, обратной – в 32,8 раза. Следовательно, равновесие сместится влево, в сторону образования PCl5

Пример № 4

Как изменятся скорости прямой и обратной реакций в изолированной системе C2H4 + H2 C2H6 и куда сместится равновесие при увеличении объема системы в 3 раза?

Решение:

Начальные скорости прямой и обратной реакций следующие:

U0 = k [C2H4]0 [H2]0

U0 = k [C2H6]0

Увеличение объема системы вызывает уменьшение концентраций реагирующих веществ в 3 раза, отсюда изменение скорости прямой и обратной реакций будет следующим:

U0 = k [1/3 C2H4] [1/3H2]= 1/9 U0

U = k [1/3C2H6]= 1/3 U0

Понижение скоростей прямой и обратной реакций неодинаково: скорость обратной реакции в 3 раза (1/3 : 1/9 = 3) превышает скорость обратной реакции, поэтому равновесие сместится влево, в сторону, где система занимает больший объем, то есть в сторону образования C2H4 и H2

Пример № 5

В колбе объемом 1 л содержится 3 г NO, 2 г NO2 и кислород. Вещества находятся в равновесии. Константа равновесия, выраженная через молярные концентрации для системы 2 NO + O2 2 NO2 равна 10. Сколько г O2 нужно добавить, чтобы скорость прямой реакции возросла в 2 раза?

Решение:

Запишем выражение Кр для данной системы

[NO2 ]² [NO2 ]²

Кр= отсюда [O2 ]=

[NO ]² [O2 ]² Кр [NO ]²

V(в-ва) m 3

С м = V(NO)= = = 0,1 моль

V(смеси) M 30

См(NO)= 0,1 моль/л

2,3

V (NO2) = = 0,05 моль, См = 0,05 моль/л

46

0,05²

[ O2 ] = = 0,025 моль/л

0,1² 10

Что бы повысить U реакции в 2 раза, нужно удвоить концентрациюO2, то есть добавить еще 0,025 моль O2

n(O2) = VM = 0,025 моль · 32 г/моль = 0,8 г

ответ: нужно добавить 0,8 г O2

Пример № 6

При определенной температуре в системе 3Н2 + N2 2NH3

Установилось равновесие при следующих концентрациях:N2 – 0,1 моль/л, Н2 – 0,15 моль/л,NH3 – 0,02 моль/л. Найдите константу равновесия этой реакции и начальные концентрации исходных веществ. Найдите концентрацию азота в другой равновесной смеси при этой же температуре, если концентрация в ней Н2 –0,2моль/л, NH3 –0,03моль/л

Дано: решение:

С 1(N2) = 0,01 моль/л запишем уравнение реакции и выразим Кр в общем

С1(Н2) = 0,15 моль/л виде:

С1(NH3) =0,02 моль/л 3Н2 + N2 = 2NH3

С2 (Н2) = 0,2моль/л

С2(NH3) =0,03моль/л [NH3]²

Кр =

н айти: [N2] х [Н2]³

Кр-?Подставим значения равновесных концентраций

С0(N2)-?В первой смеси и вычислим Кр:

С0 (Н2)-? [0,02]² 4 ·10 4

С 2 (N2)-? Кр = = = = 1,185

0,1 · 0,015³0,1 · 3,375 ·10 3,375

Зная Кр, можно найти концентрацию азота во второй равновесной системе:

[NH3]² 0,.03²

[N2] = = = 0,095 моль/л

[Н2]³ · Кр 0,.2³ · 1,185

По уравнению реакции можно определить начальные концентрации исходных веществ:

Х моль y моль 0,.02 моль

N 2 + 3 Н2 2 NH3

1 моль 3 моль 2 моль

2 моль NH3 образуется из 1 моль N2 и 3 моль Н2,

А 0,02 моль NH3 – из 0,01 мольN2 и 0,03 моль Н2

Начальные концентрации были:

С0(N2)= 0,01+ С1(N2) =0,11 моль/л

С0 (Н2)=0,03 + С1(Н2) =0,18 моль/л

Ответ: Кр =1,185; С2 (N2)= = 0,095 моль/л; С0(N2)= 0,11 моль/л; С0 (Н2)= 0,18 моль/л

Пример № 7

Реакция протекает по уравнению 2 NO + O2 = 2NO2 через некоторое время после начала реакции концентрации всех веществ, участвующих в реакции, стали: [NO] = 0,04 моль/л; [О2] = 0,01 моль/л; [NO2] = 0,02 моль/л. Рассчитать начальные концентрации исходных веществ и начальную скорость реакции, если константа скорости реакции К=1

Дано:

[NO] = 0,04 моль/л

[О2] = 0,01 моль/л

[NO2] = 0,02 моль/л

К=1

[NO]0 , [О2]0, Х0- ?

Решение:

В соответствии с уравнением реакции молярное отношениеNO и NO2 равно 2:2(1:1).

Увеличение концентрации продукта реакции NO2 до 0,02 моль/л вызвало уменьшение концентрации NO на 0,2 моль. Следовательно, начальная концентрация оксида азота(II) была:

[NO]0 = [NO] + 0,.02 = 0,04 + 0,02 = 0,06 моль/л

Молярное отношение О2 иNO2 составляет 1:2, поэтому повышение концентрации NO2 до 0,02 моль вызвало уменьшение концентрации кислорода на 0,01 моль(0,02 · ½ = 0,01). В результате начальная концентрация кислорода была:

[О2]0 = [О2] + 0,01 = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л

Начальная скорость реакции

U0 = k[NO]0² [О2]0 = 1 [6·10]² [2 · 10 ] = 7,2 · 10 моль/л·с

Ответ: [NO]0 =0,06 моль/л; [О2]0 =0,02 моль/л; Х0= 7,2 · 10 моль/л·с

Задачи для самостоятельного решения.

Константа равновесия реакции

А(r) + B (r) C(r) + D(r)

Равна единице. Если смешать 3 моля вещества А и 5 молей вещества В, то к моменту наступлению равновесия подвергнется превращения…..процентов вещества А. (ответ запишите цифрами, полученное число не округляйте)

при увеличении давления в 2 раза в равновесной системе

N2(r) + 3 H2 (r) 2NH3 (r)

Скорость прямой реакции становится больше скорости обратной реакции в…..раз. ( ответ запишите цифрами)

при синтезе аммиака 3Н2 + N2 = 2NH3 к данному моменту времени прореагировало 0,9 моль/л водорода, а начальная концентрация была равна 1,4 моль/л. Определите концентрацию оставшегося водорода и прореагировавшего азота.

Ответ: Н2 – 0,5 моль/л; N2 – 0,.3 моль/л

реакция протекает по уравнению H2(r) + I2(r) = 2HI(r)

константа скорости реакции равна 0,16. начальные концентрации исходных веществ были (моль/л): водорода – 0,.04, паров йода – 0,05. вычислите начальную скорость реакции и скорость ее, когда концентрация водорода стала равной 0,03 моль/л

ответ: 3,2.10 моль/л·с ; 1,9 · 10 моль/л·с

омыление уксусноэтилового эфира протекает по уравнению

CH3COOC2H5(ж) + NaOH(ж) = CH3COONa(ж) + C2H5OH(ж)

Константа скорости реакции равна 0,1. начальные концентрации исходных веществ (моль/л): эфира – 0,01, щелочи – 0,05. вычислите начальную скорость реакции v и скорость ее, когда концентрации эфира стала равной 0,008 моль/л

Ответ: 5·10 моль/л·с ; 3,.84 ·10 моль/л·с

к моменту установления химического равновесия в системе

2NH3(r) N2(r) + 3H2(r)

60 % аммиака разложилось. Найдите относительную плотность равновесной газовой смеси по воздуху (0,366)

к моменту установления химического равновесия в системе

2NO2(r) 2NO(r) + O2(r)

40% оксида азота (IV) разложилось. Найдите относительную плотность равновесной газовой смеси по водороду(19,17)

при разложении оксида серы(VI) установилось химическое равновесие

2SO3(r) 2SO2(r) + O2(r)

Относительная плотность по водороду полученной газовой смеси равна 32. Какая часть оксида серы (VI) разложилось к моменту установления химического равновесия?(50 %)

объем равновесной газовой смеси в системе

С2H4 + H2 C2H6

Меньше объема исходной газовой смеси в 1,2 раза. Найдите объемные доли газов в равновесной системе, учитывая что объемные доли газов в исходной смеси были равно(40%)

10) для системы 2NO(r) + O2 (r) 2NO2(r) константа равновесия при некоторой температуре равна 2,2. Сколько моль кислорода надо ввести на каждый литр оксида азота(II), чтобы окислить 40% NO в NO2, если исходная концентрация NO равна 0,04 моль/л

Ответ: 0,195 моль/л

11) при определенной температуре в системеN2+3H2 2NH3 установилось равновесие при следующих концентрациях веществ: N2 – 0,1 моль/л; H2 – 0,15 моль/л;NH3 – 0,01 моль/л. Найдите константу равновесия этой реакции, начальные концентрации исходных веществ, Концентрацию азота в другой равновесной смеси при тех же условиях, если в ней концентрация H2 0,1 моль/л, NH3 – 0,02 моль/л

Ответ: Кр = 0,296; [N2]р = 1,35 моль/л; [N2]0 = 0,105 моль/л; [H2]0 = 0,165 моль/л

12) в обратимой химической реакции А+В D+F установилось равновесие, характеризующееся следующими концентрациями веществ(моль/л):[А]= 0,42; [В] = 0,74 ; [D]=0,26; [F]=0,26. В систему добавили вещество А, увеличив его концентрацию на 0,20 моль/л. Концентрация вещества D в состоянии вновь установившегося равновесия равно: (0,298 моль/л)

13) В закрытом сосуде происходит разложение фосгена по уравнению

COCl2(r) CO(r) + Cl2(r)

Химическое равновесие установилось, когда 50% фосгена разложилось. Во сколько раз изменилось давление в сосуде по сравнению с первоначальным? (в 1,5 раза)

3.5

Ответы на тесты

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/114355-obratimye-i-neobratimye-himicheskie-reakcii-h