Файл: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине Химия.docx

, = -2,85 кДж.

Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите ∆G⁰₂₉₈ этой реакции.

55. Исходя из стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите реакции, протекающей по уравнениям:

4NH₃(г) + 5О₂(г) = 4NO(г) + 6Н₂О(г)

NH₃(г) + НС1(г) = NH₄CI(к)

Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно?

56. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакций, протекающих по уравнениям:

СО(г) + ЗН₂(г) = СН₄(г) + Н₂О(г)

N₂ (г) + 3Н₂(г) = 2NH₃(г).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

57. Реакция горения ацетилена идет по уравнению:

С₂Н₂(г) + ⁵/₂О₂(г) = 2СО₂(г) + Н₂О(ж)

Вычислите ∆G⁰₂₉₈ и ∆S⁰₂₉₈ реакции. Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции.

58. При какой температуре наступит равновесие системы

4НС1(г) + О₂(г) = 2Н₂О(г) + 2С1₂(г); ∆Н⁰_х.р., = -114,42 кДж ?

Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при какой температуре?

59. Вычислите ∆Н⁰ ₂₉₈, ∆S⁰₂₉₈ и ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению

ТiО₂(к) + 2С(к) = Ti(к) + 2СО(г)

Возможна ли реакция восстановления TiO₂ углеродом при 1000 и 3000 К?

60. Вычислите ∆Н⁰_х.р.

---

, ∆S⁰_х.р. и ∆G⁰_Т реакции, протекающей по уравнению

Fe₂O₃(к) + 3Н₂(г) = 2Fe(к) + 3Н₂O(г).

Возможна ли реакция восстановления Fe₂O₃ водородом при температурах 500 и 1500 К? Зависимостью ∆Н⁰_х.р., ∆S⁰_х.р от температуры пренебречь.

61. Вычислите ∆G⁰₂₉₈ для следующих реакций:

a) 2NaF(к) + Cl₂(г) = 2NaCl(к) + F₂(г)

б) PbO₂(к) + 2Zn(к) = Pb(к) + 2ZnO(к)

Можно ли получить фтор по реакции (а) и восстановить PbO₂ цинком по реакции (б).

62. Вычислите значения ∆G⁰_х.р. следующих реакций восстановления оксида железа (III)

Fe₂O₃ (к) + 3Н₂(г) = 2Fe(к) + 3Н₂О(г) (1)

2Fe₂O₃ (к) + 3С(к) = 4Fe(к) + 3СО₂(г) (2)

Fe₂O₃ (к) + 3СO(г) = 2Fe(к) + 3СО₂(г) (3)

Протекание какой из этих реакций наиболее вероятно ?

63. Вычислите изменения энтропии для реакций, протекающих по уравнениям:

2СН₄(г) = С₂Н₂(г) + ЗН₂(г)

N₂(г) + 3H₂(г) = 2NH₃(г)

С (графит) + О₂(г) = СО₂(г)

Почему в этих реакциях 0 > ∆S⁰₂₉₈ > 0.

64. Рассчитайте энергию Гиббса химических реакций, протекающих по уравнениям:

CaO(к) + Н₂О(г) = Са(ОН)₂ (к) (1)

Р₂О₅(к) + 3Н₂О(г) = 2Н₃РО₄ (к) (2)

и определите, какой из двух оксидов CaO или Р₂О₅ при стандартных условиях лучше поглощает водяные пары.

---

65. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идет по уравнению:

Fe₃O₄(к) + СО(г) = 3FeO(_K) + СО₂(г)

Вычислите ∆G⁰₂₉₈ и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равна ∆S⁰₂₉₈ в этом процессе? При какой температуре начнется реакция восстановления Fe₃O₄?

4. Химическая кинетика и равновесие. Примеры решения задач
Пример 4.1. При 323⁰ К некоторая реакция заканчивается за 30 с. Определите, как изменится скорость реакции и время ее протекания при 283⁰ К, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

Решение. По правилу Вант-Гоффа находим, во сколько раз изменится скорость реакции:

= = 2^–4 = .

Скорость реакции уменьшается в 16 раз. Скорость реакции и время ее протекания связаны обратно пропорциональной зависимостью. Следовательно, время протекания данной реакции увеличится в 16 раз и составит 30  16 = 480с = 8 мин.
Пример 4.2. При некоторой температуре в системе

N₂(г) + 3Н₂(г) 2NH₃(г)

равновесные концентрации составляли (моль/л): [N₂]= 1,5; [H₂] = 1,7; [NH₃] = 2,6.

Вычислите константу равновесия этой реакции и исходные концентрации азота и водорода.

Решение. Константа равновесия данной реакции выражается уравнением

. Подставляя данные задачи, получаем .

Исходные концентрации азота и водорода находим на основе уравнения реакции. Согласно уравнению реакции на образование 2 моль NH₃ расходуется 1 моль N_.2. По условию задачи образовалось 2,6 моль NH

---

₃, на что израсходовалось 1,3 моль N₂. Учитывая равновесную концентрацию азота, находим его исходную концентрацию С_N2 = 1,5 + 1,3 = 2,8 моль/л.

По уравнению реакции на образование 2 моль NH₃ необходимо 3 моль H₂, а для получения 2,6 моль NH₃ требуется 32,6 / 2 = 3,9 моль H₂. Исходная концентрация водорода равна С_Н2 = 1,7 + 3,9 = 5,6 моль/л. Таким образом, К_С = 0,92, исходные концентрации составляли С_N2 = 2,8 моль/л, СH₂ = 5,6 моль/л.
Пример 4.3. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению

РС1₅(г) РС1₃(г) + С1₂(г); ∆Н⁰_х.р =+92,59 кДж.

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции — разложения РС1₅?

Решение. Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле Шателье: а) так как реакция разложения РС1₅ эндотермическая (∆Н⁰_х.р > 0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру: б) так как в данной системе разложение РС1₅ ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) смещения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации РС1₅, так и уменьшением концентрации РС1₃ или С1₂.

---

Пример 4.4. Реакция между веществами А и В выражается уравнением 2А + В = D. Начальные концентрации составляют: С_А = 5 моль/л, С_В = 3,5 моль/л. Константа скорости равна 0,4. Вычислите скорость реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 60% вещества А.

Решение. По закону действия масс v = . В начальный момент скорость v₁ = 0,4  5²  3,5 = 35. По истечении некоторого времени в реакционной смеси останется 60% вещества А, т. е. концентрация вещества А станет равной 5  0,6 = 3 моль/л. Значит, концентрация А уменьшилась на 5 – 3 = 2 моль/л. Так как А и В взаимодействуют между собой в соотношении 2:1, то концентрация вещества В уменьшилась на 1 моль и стала равной 3,5 – 1 = 2,5 моль/л. Следовательно, v₂ = 0,4  3²  2,5 = 9.
Пример 4.5. Реакция протекает по уравнению А + В D + F. Определите равновесные концентрации реагирующих веществ, если исходные концентрации веществ А и В соответственно равны 2 и 1,2 моль/л, а константа равновесия реакции К_С = 1.

Решение. Так как все вещества в данной реакции реагируют в одинаковых соотношениях, обозначим изменение концентрации всех реагирующих веществ через x. К моменту установления равновесия образовалось х моль D и х моль F и соответственно [D] = x; [F] = x. По уравнению реакции на столько же уменьшились концентрации А и В, т. е. [A] = 2 – x; [B] = 1,2 – x. Подставим равновесные концентрации в выражение константы равновесия

К_С= ; 1= ; х = 0,75.

Отсюда равновесные концентрации равны: [D] = 0,75 моль/л; [F] = 0,75 моль/л; [A] = 2 – 0,75 = 1,25 моль/л; [B] = 1,2 – 0,75 = 0,45 моль/л.
Пример 4.6. Реакция протекает по уравнению 2SO₂ + O₂ 2SO₃. В каком направлении сместится химическое равновесие, если объем системы уменьшить в 3 раза?

Решение. В начальный момент времени скорости прямой и обратной реакции были следующие: Vпр = Vобр =

---