Вычисление константы равновесия системы и исходных концентраций реагирующих веществ
 

Видео:Химическое равновесие. Константа равновесия. 10 класс.Скачать

Константа равновесия химической реакции

Задание 128. 
В гомогенной системе СО + Сl₂ ↔ СОСl₂ равновесные концентрации реагирующих веществ (моль/л): [СО] = 0,2; [Сl₂]  = 0,3; [СОСl₂] = 1,2. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации Сl₂ и СО. Ответ: 
К^_р = 20; [С1₂]_исх = 1,5 молы/л; [СO]_исх = 1.4 молы/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

СО + Сl₂ ↔ СОСl₂

Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:

Подставляя в него данные задачи, получим:

К_р = 1,2/(0,2 ^. 0,3) = 20.

Для нахождения исходных концентраций веществ СО и Cl₂ учтём, что, согласно уравнению реакции, из 1 моль Со и 1 моль Cl₂ образуется 1 моль COCl₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 1,2 моль COCl₂, то при этом было израсходовано 1,2 моль СО и 1,2 моль Cl₂. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

 [С1₂]_исх = 0,3 + 1,2 = 1,5 молы/л; 
[СO]_исх = 0,2 + 1,2 = 1.4 молы/л.

Ответ: К = 20; [С1₂]_исх = 1,5 молы/л; [СO]_исх = 1.4 молы/л.

Задание 129.
В гомогенной системе А + 2В = С равновесные концентрации реагирующих газов (молы/л): [А] = 0,06; [В] = 0,12; [С] = = 0,216. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К = 250; [А] = 0,276 моль/л;  [В] = 0,552 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

А + 2В  ↔ С

Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:

Подставляя в него данные задачи, получим:

К_р = 0,216/[0,06 ^. (0,12)2] = 250.

Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтём, что, согласно уравнению реакции, из 1 моль А и 2 моль В образуется 1 моль C. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,216 моль C, то при этом было израсходовано 0,216  моль А и 0,432 моль В. 
Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

[А]_исх = 0,06 + 0,216 = 0,276 молы/л; 
[В]_исх = 0,12 + 0,432 = 0,552 молы/л.

Ответ: К_р = 250; [А] = 0,276 моль/л;  [В] = 0,552 моль/л.

Задание 130. 
В гомогенной газовой системе А + В С ↔ С + D равновесие установилось при концентрациях (моль/л): [В] = 0,05 и [С] 0,02. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В. Ответ: [А] = 0,22 моль/л; [В] = =0,07 молы/л.

Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

А + В С  ↔ С + D

Обозначим исходную концентрацию вещества А через х. По уравнению реакции в результате взаимодействия веществ А и В образуются одинаковые количества вещества С и D, т. е. равновесные концентрации продуктов будут равны: [С] = [D] = 0,02 моль/л. Подставляем равновесные концентрации веществ в выражение константы равновесия:

Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,02 моль веществ C и D, то при этом было израсходовано 0,02  моль А и 0,02 моль В. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

[А]_исх = 0,2 + 0,02 = 0,22 молы/л; 
[В]_исх = 0,05 + 0,02 = 0,07 молы/л.

Ответ: [А] = 0,22 моль/л; [В] = =0,07 молы/л.

Видео:Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 1ч. 10 класс.Скачать

 Скорость реакции

Задание 131.

Константа скорости реакции разложения N₂O, протекающей по уравнению 2N₂O = 2N₂ + О₂, равна 5 ^. 10^-4. Начальная концентрация N₂О равна 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и её скорость, когда разложится 50% N₂O. Ответ: 1,8 . 10-2; 4,5 . 10^-3.

Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

2N₂O = 2N₂ + О₂

Обозначим начальную концентрацию исходного вещества: [N₂O] = a. Согласно закону действующих масс, скорость прямой реакции до изменения концентрации N₂O равна:

V_пр = ka2 = 5 ^. 10^-4 . (6)²  = 1,8 ^. 10^-2.

После разложения 50% N₂O, концентрация его будет равна 3 моль/л (50 ^. 6/100 = 3). При новой концентрации N₂O скорость прямой реакции ( пр) равна:

 Ответ: 1,8 ^. 10^-2; 4,5 ^. 10^-3.

Задание 132.
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?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

СО₂ + С ↔ 2СО

При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия системы:

При гетерогенной реакции учитываются только концентрации газообразных веществ. Обозначим концентрацию исходного вещества: [CO₂] = a. Согласно закону действующих масс, скорость прямой реакции до изменения концентрации равна: Vпр = ka. После уменьшения концентрации СО₂ в 4 раза её значение можно записать так: [CO₂] = 1/4a. При новой концентрации СО₂ скорость прямой реакции  пр будет равна:

Следовательно, при уменьшении концентрации СО₂ в 4 раза скорость прямой реакции уменьшится в 4 раза.Так как в данной системе происходит увеличение объёма (из 1 моль газообразного исходного вещества образуется
2 моль газообразного продукта реакции), то для смещения равновесия в данной системе в сторону прямой реакции – образовании СО надо уменьшить давление в системе.

 Задание 133.
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?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

С + Н₂О (г) ↔ СО + Н₂

При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы. В выражении для гетерогенной системы концентрации твёрдых веществ не указываются. Выражение константы равновесия для данной реакции:

а) Смещение равновесия в сторону образования водяных паров можно достигнуть увеличением концентрации СО или Н₂, так и уменьшением концентрации паров воды, так как, согласно принципу Ле Шателье, равновесие в системе сместится  в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие.

б) Так как в данной системе из углерода и водяных паров образуются углекислый газ и водород, т. е. в данной системе увеличивается объём (из 1 моль газа образуется 2 моль газов), то для смещения равновесия в сторону образования паров воды надо увеличить давление.

Видео:Химическое равновесие. Константа равновесия. Обратимость реакций.Скачать

 Равновесие гомогенной системы

Задание 134.
Равновесие гомогенной системы
4НСI (г) + О₂ ↔ 2Н₂О (г) + 2Сl₂ (г)
установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (молы/л): [Н₂O]_P = 0,14; [С1₂]_P = 0,14; [НС1]_P = 0,20; [O₂]_р = О,32. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: [НС1]_исх = 0,48 моль/л; [О₂]_исх = 0,39 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

4НСI (г) + О₂ ↔ 2Н₂О (г) + 2Сl₂ (г)

Для нахождения исходных концентраций хлороводорода и кислорода учтём, что согласно уравнению реакции из 4 моль HCl 1 моль О₂ образуется 2 моль Н₂О и 2 моль Cl₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,14 моль Н₂О и 0,14 моль Cl₂, то при этом было израсходовано 0,14 ^. 4/2 = 0,28 моль HCl и ,
14 ^. 1/2  = 0,07 моль Cl₂. Таким образом, искомые концентрации HCl и Cl₂ равны:

[НС1]_исх = [НС1]_P + 0,28 = 0,20 + 0,28 = 0,48 моль/л; 
[О₂]_исх = [О₂]_P + 0,07 = 0,32 + 0,07 = 0,39 моль/л.

Ответ: [НС1]_исх = 0,48 моль/л; [О₂]_исх = 0,39 моль/л.