Решение задач по хими на расчет начальных и конечных концентраций в равновесной системе

Задача 361. 

Константа равновесия реакции А_(г) + В_(г) ⇔ С_(г) + D_(г) равна единице. Начальная концентрация   = 0,02 моль/л. Сколько процентов вещества А подвергается превращению, если начальные концентрации [A]₀ = равны 0,02,
[B]₀ = 0,1 и 0,2 моль/л?

Решение:
Уравнение реакции имеет вид: А_(г) + В_(г)⇔ С_(г) + D_(г).
Согласно уравнению реакции из 1 моля вещества А и 1 моля вещества В образуется по 1 молю веществ С и D. Следовательно, выражение для константы реакции будет иметь вид:

Обозначим количество прореагировавших веществ через  «x». Следовательно, начальные концентрации реагирующих веществ можно записать:

A]₀ = (0,02 – x)моль/л, [B]₀  = (0,02- – х)моль/л, [B]₀  =  x моль/л,
[B]₀  = x моль/л.

а) Исходные концентрации реагирующих веществ равны:

[A]₀ = (0,02 – x)моль/л, [B]₀  = (0,02 – х)моль/л,
[B]0  = x моль/л, [B]₀ = x моль/л.                        

Тогда выражение для константы реакции можно записать:

Видео:Задача химическое равновесие. РАВНОВЕСНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ и Кр.Скачать

Теперь рассчитаем, сколько процентов вещества А подвергнется превращению из пропорции:

 0,02 : 100 = 0,01 : x; x = (0,01 ^. 100)/0,02 = 50%.

б) Исходные концентрации реагирующих веществ равны:

[A]₀ = (0,02 – x)моль/л, [B]₀ = (0,1 – х) моль/л,
[B]₀  =  x моль/л, [B]₀ = x моль/л.                        

Тогда выражение для константы реакции можно записать:

Теперь рассчитаем, сколько процентов вещества А подвергнется превращению из пропорции:

 0,02 : 100 = 0,01667 : x; x = (0,01667 ^. 100)/0,02 = 83,35%.

в) Исходные концентрации реагирующих веществ равны:

[A]₀ = (0,02 – x)моль/л, [B]₀ = (0,2 – х) моль/л,
[B]₀  =  x моль/л,  [B]₀ = x моль/л.                        

Тогда выражение для константы реакции можно записать:

Теперь рассчитаем, сколько процентов вещества А подвергнется превращению из пропорции: 

0,02 : 100 = 0,01818 : x; x = (0,01818 ^. 100)/0,02 = 90,9%.                             

Ответ: а) 50%; б) 83,35%; в) 90,9%.

 Задача 362.
Система:
C_{(графит)} + СО_2(г) ⇔ 2СО_(г);   = 172,5 кДж  
находится в состоянии равновесия. Указать: а) как изменится содержание СО в равновесной смеси с повышением температуры при неизменном давлении? С ростом общего давления при неизменной температуре? б) изменится ли константа равновесия при повышении общего давления и неизменной температуре? При увеличении температуры? При введении в систему катализатора?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

C_{(графит)} + СО_2(г) ⇔ 2СО_(г);    = 172,5 кДж  

а) Изменения содержания СО в равновесной смеси с повышением температуры при неизменном давлении? С  ростом общего давления при неизменной температуре?

(1) Реакция протекает с поглощением теплоты, поэтому с повышением температуры при неизменном давлении, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие системы сместится вправо, т. е. в сторону прямой реакции и концентрация СО при этом повысится.

(2) Реакция протекает с увеличением объёма газообразных веществ, поэтому при повышении общего давления в системе, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие системы сместится влево, т.е. в сторону обратной реакции и содержание СО при этом уменьшится.

б) Изменения константы равновесия при повышении общего давления и неизменной температуре? При увеличении температуры? При введении в систему катализатора?

(1) Реакция протекает с увеличением содержания газообразных веществ, поэтому при повышении общего давления и неизменной температуре в системе, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие системы сместится влево в сторону уменьшения общего числа молей газообразных веществ, т.е. в сторону образования СО₂. Значит, константа обратной реакции будет больше константы прямой реакции ( k₂ >  k₁) или (k₁  <  k2).

(2) Так как реакция протекает с поглощением теплоты, поэтому при увеличении температуры, согласно принципу
Ле-Шателье, равновесие системы сместится вправо в сторону прямой реакции, т.е. (k₁  >  k₂).

(3) При введении в систему катализатора равновесие системы не изменится, потому что катализатор увеличит скорость как прямой, так и обратной реакции, т.е. (k₁ = k₂).

Ответ: а) (1) содержание СО повысится, (2) содержание СО понизится; б) (1) k₁  <  k₂, (2)  k₁ >  k₂, (3) k₁  =  k₂.

Задача 363.
В каком направлении сместятся равновесия:
2C_(г) + О_2(г) ⇔ 2СО_(г);   = 556 кДж;
N_2(г) + О_2(г) ⇔ 2NО_(г);   = 180 кДж.
а) при понижении температуры? б) при повышении давления?
Решение: 
Уравнения реакций имеют вид:               

2C_(г) + О_2(г) ⇔ 2СО_(г);   = 556 кДж; (1)
N_2(г) + О_2(г) ⇔ 2NО_(г);   = 180 кДж. (2)

а) При понижении температуры, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие реакции (1) сместится вправо, так как данная реакция протекает с выделением теплоты; равновесие реакции (2) сместится влево, потому что эта реакция протекает с поглощением теплоты.

б) При повышении давления в системе, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие реакции (1) сместится вправо, так как данная реакция протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ; смещение равновесия реакции (2) не произойдёт, так как данная реакция протекает числа молей газообразных веществ.

Ответ: а) (1) вправо, (2) влево; б) (1) вправо, (2) не сместится.

Задача 364.
Как повлияет на равновесие следующих реакций:
H_2(г) + О_2(г) ⇔ 2H₂O_(г);   = -483,6 кДж;
СаСО_3(к) ⇔ СаО_(к) + СО_2(г);   = 179 кДж
а) повышение давления; б) повышение температуры?
Решение:
Уравнения реакций имеют вид:

H_2(г) + О_2(г) ⇔ 2H₂O_(г);   = -483,6 кДж;  (1)
СаСО_3(к) ⇔ СаО_(к) + СО_2(г);   = 179 кДж.  (2)  

а) При повышении давления в системе, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие реакции (1) сместится вправо, так как данная реакция протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ; равновесие реакции (2) сместится влево, так как данная реакция протекает с увеличением числа молей газообразных веществ.

б) При повышении температуры системы, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие реакции (1) сместится влево, так как данная реакция протекает с выделением теплоты; равновесие реакции (2) сместится вправо, так как данная реакция протекает с поглощением теплоты.

Ответ: а) (1) вправо, (2) влево; б) (1) влево, (2) вправо.

Задача 365.
Указать, какими изменениями концентраций реагирующих веществ можно сместить вправо равновесие реакции  C_{(графит)} + СО_2(г) ⇔ 2СО_(г).
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

 C_{(графит)} + СО_2(г) ⇔ 2СО_(г).

1). Продуктом данной реакции является угарный газ, поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, отведение из системы СО сместит равновесие системы вправо, т. е. в сторону дополнительного образования СО.

2). Увеличение концентрации исходного газообразного вещества СО₂, согласно принципу Ле-Шателье, сместит равновесие системы вправо, т.е. в сторону уменьшения содержания данного вещества и при этом будет образовываться дополнительное количество СО.

Ответ: 1) уменьшение концентрации СО; 2) увеличение концентрации СО₂