Выражение константы химического равновесия. Задачи 249 — 253

Как правильно рассчитывать равновесные концентрации веществ. Смещение равновесия реакции

 

Задача 249.
Для предложенной обратимой реакции напишите математическое выражение константы химического равновесия и укажите направление смещения равновесия при изменении условий:
а) уменьшении концентрации одного из газообразных продуктов;
б) понижении давления в системе;
в) повышении температуры в системе.
2(г) + О2(г) ⇔  2Н2O(г); ∆Hx.p. = -484кДж.
Решение:
Кр можно выразить через соотношение констант прямой и обратной реакций, получим:

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

Химическое равновесие. Константа равновесия.  10 класс.

Кр  =  [Н2О]/[Н2]2 . [O2].

а) Понижение концентрации продукта реакции (отведение из системы Н2О) будет увеличивать скорость прямой реакции, поэтому согласно принципа Ле-Шателье при понижениии концентрации Н2О равновесие сместится в сторону прямой реакции, т. е. в сторону увеличения образования Н2О.
б) При понижении давления смещение равновесия будет наблюдаться в сторону прямой реакции, так как объм газообразного реагента в полтора раза больше объема продукта реакции системы:

2V(Н2) + 1VO2  >  2V(H2O).

в) При повышении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции, так как прямая реакция – экзотермическая (∆Hx.p. = -484кДж). Согласно принципу Ле-Шателье равновесие реакции смещается в сторону уменьшения оказываемого на систему действия. Данная реакция протекает с выделением тепла (∆H < 0), то, естественно, что при повышении температуры равновесие экзотермической реакции сместится в сторону уменьшения тепловой энергии реакции, т.е. в сторону обратной реакции.
 


Задача 250.
Дано уравнение реакции: N2 + 3H2 = 2NH3
1) Укажите в какую сторону сместится равновесие системы при повышении и уменьшения давления. 2) Напишите выражение константы равновесия данной системы. 
Решение:
1. При воздействии на систему равновесие смещается в сторону уменьшения этого воздействия. Так в системе N2 + 3H2 = 2NH3 из 4 объемов газообразных исходных веществ образуется 2 объема газообразного продукта, значит, при обычных условиях система протекает с уменьшением объема в 2 раза [4V(исх.в-ва)/2V(пр.) = 2]. Поэтому при повышении давления равновесие системы сместится в сторну прямой реакции, т.е. в сторону уменьшения воздействия на систему (уменьшения объема), на образование NH3, а при уменьшении давления — равновесие сместится в сторону увеличения воздействия на систему (увеличение объема), в сторону образовани исходных продуктов реакции (N2 и H2).

Видео:Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 3ч. 10 классСкачать

Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 3ч. 10 класс

2. Выражение константы равновесия системы N2 + 3H2 = 2NH3 будет иметь вид:

[NH3]2/[N2].[H2]3.

Отсюда находим константу равновесия реакции, получим:

Кр = [NH3]2/[N2].[H2]3 = (4)2/3 . (9)3 = 16/2187 = 0,0073 или 7,3 10-3.


Задача 251.
Константа равновесия реакции А  +  В  = С  +  D равна 1. Начальная конццентрация [А] = 0,01 моль/л, [В ]= 0,1 моль/л. Какая доля  (в %) исходного количества вещества А подвергнется превращению при равновесии? Каковы равновесные концентрации веществ?
Решение:  
Уравнение реакции имеет вид:

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

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

А  +  В  = С  +  D

Из уравнения следует, что из 1 моля А и 1 моля В образуется по 1 молю С и D т.е. по 0,01 молю С и D.
Обозначим равновесную концентрацию С и D через  х, тогда [С] = [D].
Таким образом, равновесные концентрации A и B будут составлять, соответственно, (0,01 – х) и (0,1 – х) моль/л, а С и D – по х моль/л. Подставим эти значения в выражение константы равновесия реакции:

К = [C][D]/[A][B];
1 = (х . х)/[(0,01 – х)(0,1 – х)];
x2 = 0,001 — 0,1x — 0,01xx2;
0,001 = 0,11x;
x = 0,0091.

Отсюда равновесные концентрации (моль/л): 

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

Задача химическое равновесие. РАВНОВЕСНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ и Кр.

[C]p = [D]p = х = 0,0091 моль/л;
[A]p = 0,01 – х = 0,01 – 0,0091 = 0,0009 моль/л;
[B]p = 0,1 – х = 0,1 – 0,0091 = 0,0909 моль/л.

Значит, 91% вещества А подвергнется превращению при равновесии.

0,01    —   100%
0,0091 —  х
х = (0,0091 . 100%)/0,01 = 91%.
 


Задача 252.
В какую сторону сместится равновесие системы — PCl5(г) = PCl2(г) + Cl2(г), Н > 0:
а) при увеличении температуры;
б) при увеличении давления;
в) при увеличении концентрации хлора?
Решение:
а) прямая реакция эндотермическая (с поглощением тепла). Чтобы компенсировать увеличение температуры — должна пойти реакция с поглощением тепла. Смещение в сторону образования продуктов.

б) При увеличении давления равновесие смещается в сторону меньших газов, при уменьшении давления — в сторону больших газов.
Прямая реакция идет с увеличением числа молей газообразных веществ (увеличение давления). Обратная реакция с понижением давления. При увеличении давления пойдет реакция, уменьшающая его (обратная). Равновесие сместится влево.

Видео:Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 4ч. 10 класс.Скачать

Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 4ч. 10 класс.

в) При вводе в систему продукта реакции пойдет реакция, способствующая его расходу. Это обратная реакция. Равновесие сместится влево.
 


Задача 253.
При нагревании смеси углекислого газа и водорода образуется угарный газ и вода, а также устанавливаетася равновесие. При температуре 1123 К и константе скорости Кр = 1. Сколько молей углекислого газа необходимо на 1 моль водорода, чтобы 70% его превратилось в воду.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

СО2(г.) + Н2(г.) ⇔ СО(г.) + +Н2О(г.).

Из уравнения следует, что из 1 моля СО2 и 1 моля Н2 образуется по 1 молю СО и Н2О. 
Находим количество Н2, которое вступило в реакцию: 1 . 0,7 = 0,7 моль/л. Остаток количества СО2 и Н2 одинаков и будет составлять 0,3 моль/л (1 – 0,7 = 0,3). Следовательно, из взятых веществ остаются непрореагировавшими 0,3 моля углекислого газа и 0,3 моля водорода:
Первоначальные количества реагирующих веществ (в молях)…. 1(СО2) : 1(Н2) = 0(СО) : 0(Н2О).
Количества веществ по достижении предела реакции 1123 К (в  молях)…. 0,3(СО2) : 0,3(Н2) = 0,7(СО) :  0,7(Н2О) 
Значит, причиной «остановки» разбираемой нами реакции является наличие обратной реакции. 
После смешения углекислого газа с водородом между ними начинается взаимодействие, в результате которого образуются молекулы окиси углерода и воды. По мере течения этой реакции концентрации взятых веществ уменьшаются и скорость реакции становится все меньше и меньше. В то же время возникает возможность обратной реакции. Молекулы окиси углерода и воды, сталкиваясь между собой, могут снова превращаться в молекулы углекислого газа и водорода. Вначале, пока молекул окиси углерода и воды еще мало, их столкновения происходят довольно редко. Однако по мере накопления молекул этих веществ столкновения становятся все чаще, в результате чего скорость обратной реакции постепенно увеличивается. Наконец, наступает момент, когда скорости прямой и обратной реакций уравниваются, т. е. в каждую единицу времени исчезает столько же молекул углекислого газа и водорода, сколько их появляется вновь вследствие обратной реакции. С этого момента концентрации всех четырех газов перестают изменяться, несмотря на то, что первоначально взятые углекислый газ и водород целиком не прореагировали.
Таким образом, при температуре 1123 К в данной системе наступает равновесие когда на 1 моль водорода и на 1 моль углекислого газа прореагируют по о,7 моль этих веществ и образуется такое же количество угарного газа и воды, и в системе наступит равновесие при концентрациях веществ (в молях)…. 

0,3(СО2) : 0,3(Н2) = 0,7(СО) :  0,7(Н2О).

Видео:Химическое равновесие. Закон действующих масс.Скачать

Химическое равновесие. Закон действующих масс.

Ответ: СО2 = 0,7 моль.

Тогда объёмные соотношения СО2 и Н2, к моменту наступления равновесия, составляют:

V(H2) : V(CO2) = 0,7 : 0,3 = 2,33 : 1. Значит, на 1 моль водорода необходимо 0,43 моль СО2 (1/2,33 = 0,429).  


 

📸 Видео

Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 2ч. 10 класс.Скачать

Решение задач на тему: "Нахождение константы равновесия и равновесных концентраций". 2ч. 10 класс.

Химическое равновесие. Константа равновесия. Обратимость реакций.Скачать

Химическое равновесие. Константа равновесия. Обратимость реакций.

Задания на константу равновесия по учебнику ЕреминаСкачать

Задания на константу равновесия по учебнику Еремина

Химическое равновесие. 10 класс.Скачать

Химическое равновесие. 10 класс.

Химическое равновесие. Задание №22 | Химия ЕГЭ 2022 | УмскулСкачать

Химическое равновесие. Задание №22 | Химия ЕГЭ 2022 | Умскул

Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентовСкачать

Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентов

Химическое равновесие / Решение задач на химическое равновесиеСкачать

Химическое равновесие / Решение задач на химическое равновесие

Константа равновесия химической реакции. БПС анализ, парциальные давления.(занятие №9)Скачать

Константа равновесия химической реакции. БПС анализ, парциальные давления.(занятие №9)

СЕКРЕТНЫЙ СПОСОБ РЕШЕНИЯ НОВЫХ ЗАДАЧ НА РАВНОВЕСИЕ | ЕГЭ ПО ХИМИИ 2022Скачать

СЕКРЕТНЫЙ СПОСОБ РЕШЕНИЯ НОВЫХ ЗАДАЧ НА РАВНОВЕСИЕ  | ЕГЭ ПО ХИМИИ 2022

Обратимость и необратимость химических реакций. Химическое равновесие. 1 часть. 9 класс.Скачать

Обратимость и необратимость химических реакций. Химическое равновесие.  1 часть. 9 класс.

Условия смещения химического равновесия. 9 класс.Скачать

Условия смещения химического равновесия. 9 класс.

Задача на Константу равновесия (Кр) с дискриминантом. Химия. Олимпиада + ВУЗСкачать

Задача на Константу равновесия (Кр) с дискриминантом. Химия. Олимпиада + ВУЗ

Интуитивное понимание формулы константы равновесия (не обязательно для продолжения курса)Скачать

Интуитивное понимание формулы константы равновесия (не обязательно для продолжения курса)

Алгоритм решения всех типов 23 задания по химии | Екатерина СтрогановаСкачать

Алгоритм решения всех типов 23 задания по химии | Екатерина Строганова
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии