Задача № 1

Образование мочевины протекает по уравнению:

2NH3 (г) + CO2 (г) = (NH2)2CO(г) + H2O(г)

Константа скорости прямой реакции равна 0,5, начальные концентрации аммиака и оксида углерода (IV) – 2 и 1,5 моль/л соответственно. Вычислить скорость реакции в момент времени, когда образовалось 0,5 моль/л воды.

Решение. Согласно закону действия масс скорость данной реакции равна

Когда образовалось 0,5 моль/л воды было израсходовано 0,5 моль/л углекислого газа и 1 моль/л аммиака (так как по уравнению реакции n(H2O) : : n(CO2) : n(NH3) как 1: 1: 2). Следовательно, концентрация аммиака стала равной (2 – 1) = 1 моль/л, а углекислого газа – (1,5 – 0,5) = 1 моль/л. Отсюда скорость реакции равна

Ответ: V = 0,5.

Задача № 2

Реакция выражается уравнением

Н2 (г) + Вr2 (ж) = 2НВr(г)

Начальная концентрация водорода составляет 0,03 моль/л, константа скорости прямой реакции равна 0,5, обратно – 0,4. Рассчитайте начальную скорость прямой реакции и скорость обратной реакции в тот момент, когда в реакционной смеси останется 60% водорода.

Решение. Согласно закону действия масс скорость данной реакции равна

;

Подставляя известные значения, получим

Когда в реакционной смеси осталось 60% водорода, его концентрация стала 0,03 * 0,6 = 0,018 моль/л, т.е. в реакцию вступило (0,03 – 0,018) = 0,012 моль/л водорода. По уравнению реакции n(H2) : n(HBr) как 1 : 2, следовательно, концентрация бромоводорода равна 2 * 0,012 = 0,024 моль/л. Отсюда скорость реакции равна

Ответ: Vнач = 0,015, Vобр = 2,3 * 10-4

Задача № 3

Для реакции

2СuО(т) + СО(г) = Сu2О(т) + СО2 (г)

Начальная концентрация оксида углерода (II) равна 3,21 моль/л, константа равновесия равна 15,89. Рассчитайте равновесные концентрации газообразных веществ.

Решение. Константа равновесия данной системы

В условии задачи дана исходная концентрация, тогда как в выражении Кр входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрация [СО2]р = х моль/л. Согласно уравнению системы столько же молей (х моль/л) СО расходуется для образования по х молей СО2. Следовательно, равновесные концентрации веществ

[СО2]р = х моль/л;

[СО]р = (3,21 – х) моль/л.

Зная константу равновесия, находим значение х, а затем искомые концентрации всех веществ

; ; ;моль/л.

Таким образом, искомые равновесные концентрации:

[СО2]р = 3,02 моль/л;

[СО]р = 3,21 – 3,02 = 0,19 моль/л.

Ответ: [СО2]р = 3,02 моль/л, [СО]р = 0,19 моль/л.

Задача № 4

Реакция протекает по уравнению:

СО2 (г) + 2N2 (г) = С(т) + 2N2О(г)

Константа равновесия для данной реакции равна 2,5, равновесные концентрации диоксида азота и азота равны 1моль/л. Рассчитайте исходные концентрации реагентов. Увеличится ли выход продуктов реакции при одновременном понижении температуры и давления в системе?

Решение. Константа равновесия данной системы

Отсюда равновесная концентрация оксида углерода (IV) равна

; ; моль/л.

По уравнению реакции n(N2O) : n(СО2) : n(N2) как 2 : 1 : 2 или 1 : ? : 1, следовательно, концентрация прореагировавшего оксида углерода равна ? *1 = = 0,5 моль/л, а азота - 1 моль/л. Отсюда исходные концентрации реагентов равны

[СО2]исх = [СО2]р + [СО2]прор = 0,4 + 0,5 = 0,9 моль/л;

[N2]исх = [N2]р + [N2]прор = 1 + 1 = 2 моль/л.

Данная реакция является эндотермической, т.е. идет с поглощением тепла, следовательно, при уменьшении температуры выход продуктов уменьшится. При понижении давления выход продуктов также уменьшится. Отсюда, при одновременном понижении температуры и давления в системе выход продуктов реакции не увеличится.

Ответ: [СО2]исх = 0,9 моль/л; [N2]исх = 2 моль/л.

Задача № 5

В какой массе Н2SО4 содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г Cr(OH)3?

Решение. Эквивалентная масса Cr(OH)3 равна ? его мольной массы, т.е. 103 / 3 = 34,3 г/моль. Следовательно, в 140 г Cr(OH)3 содержится 140 / 34,3 = 4,1 эквивалента. Эквивалентная масса Н2SО4 равна ? его массы, т.е. 98 / 2 = 49