|
Окончание табл. 7 |
|
|
1 |
2 |
6 |
BaCO3(т) + SiO2(т) BaSiO3(т) + CO2(г) |
7 |
2 FeSO4(т) Fe2O3(т) + 2 SO2(г) + 1/2 O2(г) |
8 |
3 CaO(т) + P2O5(т) Ca3(PO4)2(т) |
9 |
SiC(т) + 2 O2(г) + 2 NaOH(т) Na2SiO3(т) + CO2(г) + H2O(г) |
10 |
CaC2(т) + 2 H2O(ж) Ca(OH)2(т) + C2H2(г) |
11 |
4 NH3(г) + 3 O2(г) 2 N2(г) + 6 H2O(ж) |
12 |
NaOH(т) + HCl(г) NaCl(т) + H2O(ж) |
13 |
Mg3N2(т) + 6 H2O(ж) 3 Mg(OH)2(т) + 2 NH3(г) |
14 |
Na2CO3(т) + SiO2(т) Na2SiO3(т) + CO2(г) |
15 |
Na2O(т) + SiO2(т) Na2SiO3(т) |
16 |
Si3N4(т) + 3 Ba(OH)2(т) + 3 H2O(ж) 3 BaSiO3(т) +4 NH3(г) |
17 |
Hg(ONC)2(т) Hg(г) + 2 CO(г) + N2(г) |
18 |
WO3(т) + 3 H2(г) W(т) + 3 H2O(г) |
Задание 2. Не проводя расчетов, предсказать знак изменения энтропии реакции ( S > 0, S < 0, S 0) (табл. 8). По стандартным энтропиям веществ (см. прил. 5) вычислить изменение энтропии реакции. В выводе по заданию сравнить значение величины со знаком изменения энтропии химической реакции, полученным при качественной оценке.
|
Таблица 8 |
|
|
|
|
Номер |
Уравнение реакции |
|
варианта |
|
|
1 |
2 |
|
1 |
SiH4(г) + 2 H2O(ж) SiO2(т) + 4 H2(г) |
|
2 |
PCl5(г) PCl3(г) + Cl2(г) |
|
3 |
Hg(ONC)2(т) Hg(г) + 2 CO(г) + N2(г) |
|
4 |
3SiH4(г) + 4NH3(г) Si3N4(т) + 12H2(г) |
|
5 |
N2O4(г) 2 NO2(г) |
|
6 |
WO3(т) + 3 H2(г) W(т) + 3 H2O(г) |
|
7 |
SiCl4(г) + 2 H2(г) Si(т) + 4 HCl(г) |
|
8 |
CaCO3(т) + 4 С(т) СаС2(т) + 3 CO(г) |
|
9 |
BaCO3(т) + SiO2(т) BaSiO3(т) + CO2(г) |
|
10 |
H2(г) + 1/2 O2(г) H2O(г) |
|
11 |
2 NO(г) + O3(г) + H2O(ж) 2 HNO3(ж) |
|
12 |
CaCO3(т) CaO(т) + CO2(г) |
|
11
|
Окончание табл. 8 |
|
|
1 |
2 |
13 |
2 Сu2O(т) + Сu2S(т) 6 Cu(т) + SO2(г) |
14 |
2Na(т) + Cl2(г) 2 NaCl(т) |
15 |
N2(г) + 3 H2(г) 2 NH3(г) |
16 |
2 C(т) + 3 H2(г) C2H6(г) |
17 |
TiI4(г) Ti(т) + 2 I2(г) |
18 |
FeO(т) + SiO2(т) FeSiO3(т) |
Задание 3. Используя термодинамические характеристики веществ, участвующих в реакции (см. прил. 5), рассчитать изменение энергии Гиббса (ΔG) при стандартных условиях (табл. 9). На основании полученных результатов расчета сделать вывод о возможности протекания химической реакции в прямом направлении.
|
Таблица 9 |
|
|
Номер |
Уравнение реакции |
варианта |
|
1 |
NH3(г) + HCl(г) = NH4Cl(т) |
2 |
As2O3(т) + O2(г) = As2O5(т) |
3 |
CS2(ж) + 3 O2(г) = СO2(г) + 2 SO2(г) |
4 |
Fe2O3(т) + 3 CO(г) = 2 Fe(т) + 3 CO2(г) |
5 |
Al2O3(т) + 3 SO3(г) = Al2(SO4)3(т) |
6 |
FeO(т) + CO(г) = Fe(т) + CO2(г) |
7 |
2 CH3OH(г) + 3 O2(г) = 4 H2O(г) + 2 CO2(г) |
8 |
2 H2S(г) + 3 O2(г) = 2 H2O(ж) + 2 SO2(г) |
9 |
SO2(г) + 2 H2S(г) = 2 H2O(ж) + 3 S(т) |
10 |
Fe2O3(т) + 3 С(т) = 2 Fe(т) + 3 CO(г) |
11 |
С(т) + O2(г) + H2(г) = HCOOH(ж) |
12 |
2 ZnS(т) + 3 O2(г) = 2 ZnO(т) + 2 SO2(г) |
13 |
Cl2(г) + 2 HI(г) = I2(т) + 2 HCl(г) |
14 |
NH4NO3(т) = N2O(г) + 2 H2O(г) |
15 |
MgO(т) + H2(г) = Mg(т) + H2O(ж) |
16 |
GeO2(т) + 4 HCl(г) = GeCl4(г) + 2 H2O(г) |
17 |
WO3(т) + 3 H2(г) = W(т) + 3 H2O(г) |
18 |
3 SiH4(г) + 4 NH3(г) = Si3N4(т) + 12 H2(г) |
Задание 4. Рассчитать приблизительно температуру, при которой устанавливается равновесие в реакционных системах предыдущего задания 3.
12
3. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
Скорость химических реакций. Закон действующих масс. Молекулярность и порядок реакций. Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры, правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Катализ и катализаторы.
Химическое равновесие. Константа равновесия. Связь константы равновесия с изменением энергии Гиббса. Принцип Ле-Шателье.
Задание 1. Написать уравнения зависимости скоростей прямой и обратной реакций от концентраций реагирующих веществ. Определить, во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции, если: а) давление в системе увеличить в два раза; б) объем системы увеличить в три раза (без изменения количества вещества); в) концентрации исходных веществ уменьшить в два раза. Сделать вывод: в какую сторону сместится равновесие в системе при каждом изменении условий протекания реакции (табл. 10).
|
Таблица 10 |
|
|
Номер |
Уравнение реакции |
варианта |
|
1 |
Cl2(г)+ 3 F2(г) = 2 ClF3(г) |
2 |
2 NO2(г) = N2O4(г) |
3 |
2 СО2(г) + 4 Н2О(г) = 2 СН3ОН(г) + 3 О2(г) |
4 |
4 NH3(г) + 3 О2(г) = 2 N2(г) + 6 Н2О(г) |
5 |
2 СО(г) + 2 Н2(г) = СН4(г) + СО2(г) |
6 |
Br2(ж) + 3 F2(г) = 2 BrF3(г) |
7 |
4 NO2(г) + О2(г) + 2 PbO(т) = 2 Pb(NO3)2(т) |
8 |
CS2(ж) + 3 О2(г) = СО2(г) + 2 SO2(г) |
9 |
3 О2(г) = 2 О3(г) |
10 |
I2(г) + 3 Сl2(г) = 2 ICl3(г) |
11 |
N2(г) + 3 Н2(г) = 2 NH3(г) |
12 |
2 Н2(г) + О2(г) = 2 Н2О(г) |
13 |
4 HCl(г) + О2(г) = 2 Cl2(г) + 2 Н2О(ж) |
14 |
2 SO2(г) + N2(г) = 2 S(т) + 2 NO2(г) |
15 |
2 СО(г) + О2(г) = 2 СО2(г) |
16 |
СН4(г) + Н2О(г) = 3 Н2(г) + СО(г) |
17 |
2 ZnS(т) + 3 O2(г) = 2 ZnO(т) + 2 SO2(г) |
18 |
MgO(т) + H2(г) = Mg(т) + H2O(ж) |
13
Задание 2. Определить, во сколько раз изменяется скорость реакции при изменении температуры от Т1 до Т2 (табл. 11). Результат вычисления оформить выводом по заданию.
|
|
|
Таблица 11 |
|
|
|
|
Номер |
Начальная |
Конечная |
Температурный |
варианта |
температура |
температура |
коэффициент |
|
Т1, °С |
Т2, °С |
γ |
1 |
420 |
320 |
3,8 |
2 |
600 |
400 |
1,6 |
3 |
215 |
785 |
2,8 |
4 |
330 |
520 |
3,7 |
5 |
550 |
250 |
2,1 |
6 |
400 |
500 |
1,8 |
7 |
490 |
420 |
2,9 |
8 |
400 |
310 |
3,2 |
9 |
210 |
320 |
3,3 |
10 |
480 |
280 |
7,2 |
11 |
500 |
600 |
3,1 |
12 |
550 |
470 |
1,5 |
13 |
320 |
400 |
1,7 |
14 |
780 |
600 |
1,9 |
15 |
180 |
340 |
2,3 |
16 |
260 |
300 |
3,4 |
17 |
360 |
650 |
2,7 |
18 |
765 |
580 |
3,4 |
Задание 3. Определить, во сколько раз возрастает скорость химической реакции в присутствии катализатора по сравнению со скоростью реакции, идущей без катализатора (табл. 12). Сделать вывод о влиянии катализатора на увеличение скорости данной химической реакции.
|
|
|
|
Таблица 12 |
|
|
|
|
|
Номер |
Катализатор |
Энергия активации Еа, кДж/моль |
Температура |
|
варианта |
|
|
|
Т, К |
|
с катализатором |
без катализатора |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
Pt |
180,6 |
275,7 |
1000 |
2 |
Ru–Pt |
98,2 |
172,6 |
850 |
3 |
Pt–Pd |
200,3 |
402,1 |
910 |
4 |
Re –Pt |
108,9 |
210,3 |
880 |
14
|
|
|
|
Окончание табл. 12 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
5 |
Pt– Rh –Pd |
277,8 |
427,3 |
|
900 |
6 |
Ni – Cr |
66,6 |
177,2 |
|
590 |
7 |
Ni – Fe |
120,7 |
322,4 |
|
620 |
8 |
Au |
278,9 |
411,7 |
|
700 |
9 |
Os– Pt |
82,4 |
170,5 |
|
70 |
10 |
Rh |
311,7 |
489,9 |
|
780 |
11 |
Cr–Cu |
92,9 |
120,4 |
|
560 |
12 |
Cu–Ni–Co |
78,3 |
155,4 |
|
810 |
13 |
Pt |
54,1 |
99,9 |
|
740 |
14 |
Pd |
224,5 |
372,6 |
|
660 |
15 |
Pd– Re |
125,8 |
200,1 |
|
580 |
16 |
Cu–Zn |
188,8 |
300,7 |
|
990 |
17 |
Re –Pt |
161,2 |
326,8 |
|
680 |
18 |
Ni – Fe |
254,9 |
398,5 |
|
800 |
Задание 4. Равновесие в системе установилось при некоторой температуре и указанных концентрациях веществ. Вычислить константу равновесия и определить начальные концентрации исходных веществ (табл. 13). Результаты вычислений оформить выводом.
|
|
Таблица 13 |
|
|
|
Номер |
Уравнение реакции |
Равновесные концентрации |
вари- |
|
веществ См, моль/дм3 |
анта |
|
|
1 |
2 |
3 |
1 |
Cl2(г) + 3F2(г) = 2ClF3(г) |
[Cl2]р = 1,1; [F2]р = 0,3; |
|
|
[ClF3]р = 6,0. |
2 |
2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г) |
[SO2]р = 0,4; [O2]р = 1,0; |
|
|
[SO3]р = 0,8. |
3 |
2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г) |
[NO]р = 4,0; [O2]р = 1,0; |
|
|
[NO2]р = 0,9. |
4 |
N2(г) + O2(г) = 2NO(г) |
[N2]р = 0,2; [O2]р = 0,9; |
|
|
[NO]р = 1,2. |
5 |
4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Cl2(г) |
[HCl]р = 8,4; [O2]р = 2,1; |
|
|
[H2O]р = 6,0; [Cl2]р = 6,4. |
6 |
CO(г) + 2H2(г) = CH3OH(ж) |
[CO]р = 8,0; [H2]р = 4,9; |
|
|
[CH3OH]р = 23,0. |
7 |
CH4(г) + CO2(г) = 2CO(г) + 2H2(г) |
[CH4]р = 7,7; [CO2]р = 3,5; |
|
|
[CO]р = 8,0; [H2]р = 8,6. |
15