Направление протекания химических реакций

201. В каком направлении при стандартных условиях будет протекать реакция N_2(г) + О_2(г) = 2NO_(г)? Ответ подтвердите расчетами.

202. Вычислите изменение энергии Гиббса некоторой реакции при 1000 К, если ∆ _r Н°₂₉₈ = 131,3 кДж, а ∆ _r S°₂₉₈ = 133,6 Дж/К (влиянием температуры Т на ∆Н и ∆S пренебречь).

203. Вычислите ∆ _r G°₂₉₈ системы PbO₂ + Pb = 2PbO на основании ∆ _r Н°₂₉₈ и ∆ _r S°₂₉₈ реагирующих веществ. Определите, воз­можна ли эта реакция.

204. Определите, в каком направлении реакция Fe₂O_3(к) + 3Н₂ = = Fe_(к) + 3Н₂О_(г) будет протекать самопроизвольно при стандартных условиях.

205. Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность восстановления оксида хрома (III) углеродом при 1500 К по реакции Cr₂O_3(т) + 3C_(т) = 2Cr_(т) + 3СО_(г).

206. Вольфрам получают восстановлением оксида вольфрама (IV) водородом. Определите возможность протекания этой реакции при 500 и 1000 °С по реакции WO_3(т) + 3H_2(г) = W_(т) + 3H₂O_(г).

207. Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность протекания этой реакции при стандартных условиях СО_(г) + Н₂О_(ж) = СО_2(г) + Н_2(г).

208. Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность протекания реакции разложения оксида меди (II) при 400 и 1500 К по реакции 4CuO_(т) = 2Сu₂О_(т) + О_2(г).

209. Определите температуру равновероятного протекания реак­ции в прямом и обратном направлениях, если ∆ _r Н°₂₉₈ = = 38 кДж, а ∆ _r S°₂₉₈ = 207 Дж/К.

210.Вычислите ∆_rG°₂₉₈ и ∆_rG°₁₀₀₀ для реакции Н₂О_(г) + + С_(гр) = СО_(г) + Н_2(г). Как влияет температура на термодинамическую вероятность протекания процесса в прямом направлении?

211.Какая из приведенных реакций термодинамически более вероятна: 1) N₂ + O₂ = 2NO или 2) N₂ +2O₂ = 2NO₂? Ответ подтвердите расчетами.

212.Определите знак ∆ _r G°₂₉₈, не прибегая к расчетам, для реакции СаО_(т) + СО_2(г) = СаСО_3(т), ∆_rН°₂₉₈ = -178,1 кДж/моль. Ответ поясните.

213.Определите знак ∆ _r G°₂₉₈ для процесса усваивания в ор­га­низме человека сахарозы, который сводится к ее окислению С₁₂Н₂₂О_11(к) + 12О_2(г) = 12СО_2(г) + 11Н₂О_(ж).

214.Проверьте, нет ли угрозы того, что оксид азота (I), применяемый в медицине в качестве наркотического средства, будет окисляться кислородом воздуха до весьма токсичного оксида азота (II) по реакции 2N₂O_(г) + О_2(г) = 4NO_(г).

215.Глицерин – один из продуктов метаболизма, который превращается окончательно в организме в СО_2(г) и Н₂О_(ж). Вычислите ∆ _r G°₂₉₈ реакции окисления глицерина, если ∆ _f G°₂₉₈(С₃Н₈О₃) = = 480 кДж/моль.

216.Рассчитайте изменение энергии Гиббса для реакции фотосинтеза 6СО_2(г) + 6Н₂О_(ж) = С₆Н₁₂О_6(р-р) + 6О_2(г).

217.Определите температуру, при которой ∆_rG°_Т = 0, для реакции Н₂О_(г) + СО_(г) = СО_2(г) + Н_2(г).

218.Рассчитайте термодинамические характеристики ∆_rН°₂₉₈, ∆_rS°₂₉₈, ∆_rG°₂₉₈ реакции 2NO_(г) = N₂O_4(г). Сформулируйте вывод о возможности протекания реакции при температурах 0; 25 и 100 °С, подтвердите его расчетом.

219.Возможна ли реакция 3Fe₂O_3(к) + Н_2(г) = 2Fe₃O_4(к) = Н₂О_(г)? Ответ подтвердите расчетами.

220.Вычислите изменение энергии Гиббса реакции при 980 К, если ∆_rН°₂₉₈ = 243,2 кДж, а ∆_rS°₂₉₈ = 195,6 Дж/К (влиянием температуры на ∆Н и ∆S пренебречь).

221.Вычислите ∆ _r G°₂₉₈ и ∆ _r G°₁₀₀₀ для реакции

Fe₂O_3(к) + 3СО_(г) = 2 Fe_(к) + 3СО_2(г)

Как влияет температура на термодинамическую вероятность протекания процесса в прямом направлении?

222.Взаимодействие карбида кальция с водой описывается двумя уравнениями:

а) СаС₂ + 2Н₂О = СаСО₃ + С₂Н₂; б) СаС₂ + 5Н₂О = СаСО₃ + 5Н₂ + СО₂.

Какая из реакций термодинамически более предпочтительна? Объясните результаты расчета.

223.Определите направление самопроизвольного протекания реакции SO₂ + 2H₂ = S_кр + 2Н₂О при стандартных условиях.

224.Вычислите изменение энергии Гиббса реакции ZnS +3/2О₂ = ZnO + SO₂ при 298 и 500 К.

225.Определите направление самопроизвольного протекания реакции

NH₄Cl_(к) + NaOH_(к) = NaCl_(к) + H₂O_(г) + NH_3(г).

при стандартных условиях

Скорость химических реакций

226.Определите, во сколько раз изменится скорость гомогенной газовой реакции 4HCl + O₂ → 2H₂O +2Cl₂, если общее давление в системе увеличить в 3 раза.

227.Скорость реакции: 2NO + O₂ → 2NO₂ при концентрациях NO и O₂, равных 0,6 моль/дм³, составляет 0,18 моль/(дм³·мин). Вычислите константу скорости реакции.

228.Во сколько раз следует увеличить концентрацию СО в системе, чтобы повысить скорость реакции 2СО → СО₂ + С_(тв) в 4 раза?

229.Реакция идет по уравнению N₂ + O₂ → 2NO. Исходные концентрации азота и кислорода равны 0,049 и 0,01 моль/дм³. Вычислите концентрации веществ, когда в системе образуется 0,005 моль NO.

230.Реакция между веществами А и В протекает по уравнению 2А + В = С. Концентрация вещества А равна 6 моль/л, а вещества В 5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,5 л/(моль·с). Вычислите скорость реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси остается 45 % вещества В.

231.Насколько градусов необходимо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? Температурный коэффициент Вант-Гоффа равен 2,7.

232.Температурный коэффициент скорости реакции разложения йодоводорода по реакции 2HI = H₂ + I₂ равен 2. Вычислите константу скорости этой реакции при 684 К, если при 629 К константа скорости равна 8,9 · 10^-5 л / (моль · с).

233.Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 45° реакция замедлилась в 25 раз.

234.Вычислите, при какой температуре реакция закончится за 45 мин, если при 293 К на это требуется 3 часа. Температурный коэффициент скорости реакции принять равным 3,2.

235.Вычислите константу скорости реакции при 680 К, если при 630 К константа скорости данной реакции равна 8,9^-5 моль/(дм³ · с), а γ = 2.

236.Константа скорости реакции при 9,4 °С равна 2,37 мин^-1, а при 14,4 °С составляет 3,204 мин ^-1. Вычислите энергию активации и температурный коэффициент скорости реакции.

237.Вычислите, на сколько градусов необходимо повысить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась в 50 и 100 раз, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

238.При 393 К реакция заканчивается за 18 мин. Через какой промежуток времени эта реакция закончится при 453 К, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3?

239.Начальные концентрации реагирующих веществ реакции СО + Н₂О_(г) → СО₂ + Н₂ были равны (моль/дм³): [CO] = 0,8; [H₂O] = 0,9; [CO₂] = 0,7; [H₂] = 0,5. Определите концентрации всех участников реакции после того, как концентрация водорода увеличится на 10 %.

240.Реакция между веществами А и В выражается уравнением А + 2В → С. Начальные концентрации вещества составляют: [A] = 0,03 моль/л; [B] = 0,05 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Определите начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.

241.В системе СО + Cl₂ = COCl₂ концентрацию увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора – от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

242.Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В → А₂В, если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза?

243.Какая доля (%) новокаина разложится за 10 суток его хранения при 293 К, если при 313 К константа скорости гидролиза новокаина равна 1·10^-5 сут ^-1, а энергия активации реакции равна 55,2 кДж/моль?

244.При 36 °С константа скорости распада пенициллина равна 6·10^-6 с^-1, а при 41 °С – 1,2·10^-5 с^-1. Вычислите температурный коэффициент реакции.

245.Во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей при 298 К, если энергию активации уменьшить на 4 кДж/моль?

246.Вычислите температурный коэффициент (γ) константы скорости реакции разложения пероксида водорода в температурном интервале 25 °С – 55 °С при Е_а = 75,4 кДж/моль.

247.Разложение пероксида водорода с образованием кислорода в 0,045 М раствора КОН при 22 °С происходит как реакция первого порядка с периодом полураспада τ_1/2 = 584 мин. Вычислите скорость реакции в начальный момент времени после смешения равных объемов 0,090 М раствора КОН и 0,042 М раствора Н₂О₂ и количество пероксида водорода, оставшегося в растворе по истечении одного часа.

248.При повышении температуры на 27,8 °С скорость реакции возросла в 6,9 раза. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции и энергию активации этой реакции при 300 К.

249.Для некоторой реакции первого порядка период полупревращения вещества при 351 К составляет 411 мин. Энергия активации равна 200 кДж/моль. Вычислите, сколько времени потребуется для разложения 75 % исходного количества вещества при 402 К.

250.Константы скорости некоторой реакции при 25 и 60 °С равны соответственно 1,4 и 9,9 мин^-1. Вычислите константы скорости этой реакции при 20 и 75 °С.

Химическое равновесие

251.Константа равновесия реакции А + В = С + Д равна единице. Начальная концентрация [A] = 0,02 моль/л. Сколько процентов вещества А подвергается превращению, если начальные концентрации [B] = 0,02; 0,1; 0,2 моль/л?

252.Исходные концентрации азота и водорода в реакционной смеси для получения аммиака составили 4 и 10 моль/дм³ соответственно. Вычислите равновесные концентрации компонентов в смеси, если к моменту наступления равновесия прореагировало 50 % азота.

253.Обратимая реакция протекает по уравнению А + В ↔ С + Д. Исходная концентрация каждого из веществ в смеси составляет 1 моль/л. После установления равновесия концентрация компонента С равна 1,5 моль/дм³. Вычислите константу равновесия этой реакции.

254.Определите исходные концентрации NO и O₂ и константу равновесия обратимой реакции 2NO + O₂ ↔ 2NO₂, если равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ, моль/дм³: [NO₂] = 0,12; [NO] = 0,48; [O₂] = 0,24.

255.В каком направлении сместится химическое равновесие в системе 2NO₂ ↔ NO + O₂, если равновесные концентрации каж-дого компонента уменьшить в 3 раза?

256.Во сколько раз уменьшится равновесное парциальное давление водорода в процессе реакции N₂ + 3Н₂ ↔ 2 NН₃, если увеличить давление азота в 2 раза?

257.В системе 2NO₂ ↔ N₂O₄ при 60 °С и стандартном давлении установилось равновесие. Во сколько раз следует уменьшить объем, чтобы давление возросло в 2 раза?

258.В каком направлении сместится равновесие при повышении температуры систем:

1) СОCl₂ ↔ CO + Cl₂; ∆_rН°₂₉₈ = -113 кДж/моль

2) 2СО ↔ CO₂ +С; ∆_rН°₂₉₈ = -171 кДж/моль

3) 2SO₃ ↔ 2SO₂ + O₂; ∆_rН°₂₉₈ = -192 кДж/моль.

Ответ поясните.

259.В замкнутом сосуде протекает реакция АВ_(г) ↔ А_(г) + В_(г). Константа равновесия реакции равна 0,04, а равновесная концентрация вещества В составляет 0,02 моль/л. Определите начальную концентрацию вещества АВ. Сколько процентов вещества АВ разложилось?

260.При окислении аммиака кислородом возможно образование азота и различных оксидов азота. Напишите уравнение реакции и обсудите влияние давления на сдвиг равновесия реакций с образованием: а) N₂O; б) NO₂.

261.В каком направлении сместится равновесие для обратимой реакции С_(тв) + Н₂О_(г) ↔ СО_(г) + Н_2(г) при уменьшении объема системы в 2 раза?

262.При некоторой температуре равновесие в системе 2NO₂ ↔ 2NO + O₂ установилось при следующих концентрациях: [NO₂] = 0,006 моль/л; [NO] = 0,024 моль/л. Найти константу равновесия реакции и исходную концентрацию NO₂.

263.Начальные концентрации монооксида углерода и паров воды одинаковы и равны 0,1 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации СО, Н₂О и СО₂ в системе СО_(г) + Н₂О_(г) ↔ СО_(г) + Н_2(г), если равновесная концентрация водорода оказалась равной 0,06 моль/л, определите константу равновесия.

264.Константа равновесия реакции 3Н₂ + N₂ = 2NН₃ при некоторой температуре равна 2. Сколько моль азота следует ввести на 1 л газовой смеси, чтобы 75 % водорода превратить в аммиак, если исходная концентрация водорода была равна 10 моль/л?

265. В системе 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г) равновесные концентрации веществ составляют [NO] = 0,2 моль/л, [O₂] = 0,3 моль/л, [NO₂] = 0,4 моль/л. Рассчитайте константу равновесия и оцените положение равновесия.

266.В сосуд вместимостью 0,2 л поместили 0,3 и 0,8 г водорода и йода. После установления равновесия в сосуде обнаружено 0,7 г HI. Вычислите константу равновесия реакции.

267.Начальные концентрации Н₂ и I₂ равны соответственно 0,6 и 1,6 моль/л. После установления равновесия концентрация йодоводорода оказалась равной 0,7 моль/л. Вычислите равновесные концентрации Н₂ и I₂ и константу равновесия.

268.При некоторой температуре константа равновесия реакции 2NO + O₂ ↔ 2NO₂ равна 2,5 моль^-1 · л и в равновесной газовой смеси [NO₂] = 0,05 моль/л и [NO] = 0,04 моль/л. Вычислите начальные концентрации кислорода и NO.

269.Вещества А и В в количестве 3 и 4 моль соответственно, находящиеся в сосуде вместимостью 2л, реагируют согласно уравнению 5А + 3В = А₅В₃.

Прореагировало 1,6 моль вещества А. Определите количество израсходованного вещества В и полученного продукта. Рассчитайте константу равновесия.

270. При изучении равновесия реакции H₂ + I₂ = 2HI найдено, что при исходных концентрациях H₂ и I₂ по 1 моль/л равновесная концентрация HI равна 1,56 моль/л. Вычислите равновесную концентрацию йодоводорода, если начальные концентрации H₂ и I₂ составляли по 2 моль/л.

271. При изучении равновесия H₂ + I₂ = 2HI оказалось, что равновесные концентрации H₂ , I₂ и HI равны соответственно 4,2; 4,2; 1,6 моль/л. В другом опыте, проводившемся при той же температуре, было найдено, что равновесные концентрации I₂ и HI равны 4,0 и 1,5 моль/л. Рассчитайте концентрацию водорода в этом опыте.

272.При некоторой температуре в равновесной газовой системе SO₂ – O₂ – SO₃ концентрации веществ составили соответственно 0,035; 0,15 и 0,065 моль/л. Вычислите константу равновесия и начальные концентрации веществ, предполагая, что это только кислород и SO₂.

273.В сосуде вместимостью 8,5 л установилось равновесие СО_(г) + Cl_2(г) = СОCl_2(г). Состав равновесной смеси (г): СО – 11, Cl₂ – 38 и СОCl₂ – 42. Вычислите константу равновесия реакции.

274.Как влияют на смещение равновесия и константу равновесия реакции Н_2(г) + Cl_2(г) = 2HCl_(г), ∆H < 0, следующие факторы: а) увеличение концентраций Н₂, Cl₂ и HCl; б) увеличение давления в 3 раза; в) повышение температуры?

275.Исходные концентрации NO и Cl₂ в гомогенной системе 2NO + Cl₂ = 2NOCl равны соответственно 0,5 и 0,2 моль/дм³. Вычислите константу равновесия, если к моменту равновесия прореагировало 35 % NO.