ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

1. Для каждого варианта нижеперечисленных систем выполните следующие задания:

а) Вычислите тепловой эффект реакции на основании значений стандартных энтальпий образования DН0обр (приложение 2) и укажите, какая это реакция: экзотермическая или эндотермическая.

б) Вычислите изменение энтропии DS0 реакции на основании значений стандартных энтропий S0 (приложение 2) и объясните причину изменения энтропии.

в) Рассчитайте исходя из значений DН0 и DS0 величину DG химической реакции при постоянном давлении и укажите возможность ее самопроизвольного протекания в прямом направлении при стандартных условиях. При невозможности протекания реакции в прямом направлении при стандартных условиях рассчитайте температуру начала реакции.

г) Запишите выражения скоростей прямой и обратной реакции, константы химического равновесия.

д) Рассчитайте, во сколько раз изменятся скорости прямой и обратной реакции, и укажите, как сместится при этом химическое равновесие, если:

– уменьшить концентрацию реагирующих веществ в 5 раз (системы №1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37, 40, 43, 46);

– увеличить давление в системе в 4 раза (системы №3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45);

– увеличить объем системы в 2 раза (системы №2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41, 44).

е) Объясните, каким образом можно сместить химическое равновесие в данной системе в целях достижения большего выхода продуктов реакции, меняя давление, температуру, концентрации исходных веществ и продуктов реакции.

 

Варианты систем:

 

1. 2H2S(г)+3O2 (г) Û 2SO2 (г)+2H2O(г)

2. 2SO2 (г)+ O2 (г) Û 2SO3 (г)

3. 2N2O (г)Û 2N2 (г) + O2 (г)

4. 2NO (г)+ O2 (г) Û 2NO2 (г)

5. CS2 (ж)+3O2 (г) Û СO2 (г)+2SO2 (г)

6. Fe3O4 (к)+СO (г) Û 3FeO (к)+CO2 (г)

7. CH4(г)+2O2 (г) Û CO2 (г)+2H2O(г)

8. 4HCl (г)+ O2 (г) Û 2H2O(г)+2Cl2 (г)

9. CuO (к)+H2 (г) Û Cu (к)+H2O (г)

10. CO2(г)+4H2 (г) Û CH4 (г)+2H2O(ж)

11. 2N2O(г)+S (к) Û 2N2 (г)+SO2 (г)

12. CO(г)+H2О (г) Û CO2 (г)+H2(г)

13. H2 (г)+SO3 (г) Û SO2 (г)+H2O(г)

14. 4NH3(г)+3O2 (г) Û 2N2 (г)+6H2O(ж)

15. Fe2O3 (к)+3H2 (г) Û 2Fe (к)+3H2O (г)

16. 2CO2(г) Û 2CO (г)+O2(г)

17. SO2 (г)+ 2H2 (г) Û S (к)+2H2O

18. CuO (к)+C (графит) Û CO (г)+Cu (к)

19. Fe2O3 (к)+3СO (г) Û 2Fe (к)+3CO2 (г)

20. 2H2S(г)+SO2 (г) Û 3S+2H2O(ж)

21. 2P (к)+3Cl2 (г) Û 2PCl3 (г)

22. 2H2 (г)+O2 (г) Û 2H2O (г)

23. 2NO2 (г) Û 2NO (г)+O2(г)

24. 3Fe (к)+4H2О (г) Û Fe3O4 (к)+4H2 (г)

25. C (графит)+2H2(г) Û CH4 (г)

26. C2H4(г)+3O2 (г) Û 2CO2 (г)+2H2O(ж)

27. 3Fe2O3 (к)+СO (г) Û 2Fe3O4 (к)+CO2 (г)

28. 4NH3(г)+5O2 (г) Û 4NO (г)+6H2O(г)

29. 3N2O (г)+2NH3(г)Û 4N2 (г) + 3H2O (г)

30. 2NH4NO3 (к) Û 2N2 (г)+4H2O (г) +O2(г)

31. H2 (г)+Cl2 (г) Û 2HCl (г)

32. 2C2H2(г)+5O2 (г) Û 4CO2 (г)+2H2O(г)

33. C2H4(г)+3O2 (г) Û 2CO2 (г)+2H2O(г)

34. 2PH3(г)+4O2 (г) Û P2O5 (к)+3H2O(г)

35. MgCO3 (к) Û MgO (к)+CO2 (г)

36. H2S(г)+Cl2 (г) Û 2HCl (г)+S(к)

37. СCl4(ж)+ 2H2 (г) Û CH4(г)+2Cl2(г)

38. 2H2S(г)2 (г) Û 2H2О (г)+2S(к)

39. MgO (к) +Cl2(г)(графит) Û MgCl2 (к)+CO (г)

40. Al2O3 (к)+ 3SO3 (г) Û Al2(SO4)3 (к)

41. N2O3(г) Û NО (г)+NO2 (г)

42. 2NOCl (г) Û 2NO(г)+Cl2 (г)

43. 4HBr (г)+O2 (г) Û 2Br2(г)+2H2O (г)

44. 4HJ (г)+ O2 (г) Û 2J2(г)+2H2O (г)

45. 2ZnS (к)+3О2 (г) Û 2ZnO (к)+2SO2 (г)

46. СS2(ж)+ 2H2O (г) Û CO2(г)+2H2S(г)

 

 

2. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции, если заданы значения начальной t1, конечной t2 температуры и температурного коэффициента скорости g? (Варианты приведены в таблице.)

 

Вариант Температура, 0С g Вариант Температура, 0С g
t1 t2 t1 t2
2,7 3,7
3,0 2,2
3,3 2,0
2,0 3,4
2,6 2,2
2,0 2,5
3,0 3,4
3,6 2,0
2,8 2,8
3,2 3,6
2,5 2,2
3,0 3,3
2,5 2,0
2,0 3,5
2,2 3,8

 

3. Вычислите константу химического равновесия и начальные концентрации исходных веществ при заданных равновесных концентрациях (моль/л), учитывая, что во всех реакциях исходные вещества и продукты реакции – газы. По величине константы равновесия укажите, какие вещества (исходные или продукты реакции) будут преобладать в равновесной смеси веществ.

 

Варианты реакций:

 

1. H2 + Br2 Û 2HBr 0,3 0,2 0,5 2. 2NO + O2 Û 2NO2 0,3 0,2 0,6
3. 2NO + Br2 Û 2NOBr 0,1 0,3 0,2 4. PCl3 + Cl2 Û PCl5 0,4 0,2 0,6
5. 2H2 + O2 Û 2H2O 0,4 0,4 0,8 6. N2 + O2 Û 2NO 0,02 0,03 0,05
7. 2CO + O2 Û 2CO2 0,03 0,04 0,06 8. C2H2 + 2H2 Û C2H6 0,2 0,3 0,5
9. PBr3 + Br2 Û PBr5 0,1 0,1 0,1 10. 2H2O + O2 Û 2H2O2 0,3 0,1 0,4
11. 2NO + F2 Û 2NOF 0,6 0,3 0,5 12. CO + Cl2 Û COCl2 0,3 0,2 0, 5
13. C2H4 + H2 Û C2H6 0,04 0,06 1,0 14. C2H2 + H2 Û C2H4 2,0 3,0 5,0
15. 2NO + Cl2 Û 2NOCl 0,8 0,8 1,6 16. H2 + Cl2 Û 2HCl 0,3 0,3 0,5
17. 2SO2 + O2 Û 2SO3 0,6 0,9 1,5 18. N2 + 3H2 Û 2NH3 0,4 0,4 0,6