Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 183
Скачиваний: 0
Р о з в' я з а н н я . |
Рівноважна |
газова |
|
|
суміш |
містить оксид |
|||||||||||||
вуглецю (II) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 — 7 = 93 об.%. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Парціальні тиски СО і С 0 2 |
в рівноважній газовій суміші можна об |
||||||||||||||||||
числити з рівнянь: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
_ |
р • об.о/0 СО |
_ |
3 - 10° • 93 |
_ |
0 |
7 |
Q |
|
щ е |
п я - |
|
|||||
Р |
с |
о |
~ |
100об.о/0 |
- |
100 |
|
- |
2 |
, |
7 |
9 • Ш |
И а ' |
|
|||||
|
|
|
|
р - о б . % С 0 2 |
|
3 - 10"-7 |
|
_ f |
|
t |
o |
, |
] 0 |
в п |
|
||||
Р с |
о |
* |
~ |
100об.о/0 |
= |
Ш |
|
|
|
|
|
' Ш |
И а - |
|
|||||
Константа |
рівноваги |
реакції, визначена |
|
через |
парціальні |
тиски |
|||||||||||||
CO і С 0 2 , дорівнюватиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
К |
- |
р єо |
_ |
(2,79 • ю»)» |
_ |
о 7 |
|
, |
. |
1 0 ? |
П |
а |
|
|||
|
|
|
" ~~ |
Рсо, |
~ |
° - 2 1 - Ю ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Зміна числа |
кіломолів газової суміші дорівнює |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
An = «со — "со2 |
= 2 — 1 = 1. |
|
|
|
||||||||||
Константу |
рівноваги, |
визначену |
через |
мольні |
концентрації |
СО і |
|||||||||||||
С 0 2 , можна |
знайти |
за |
рівнянням |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
/ С с = / С р ( / ? Г ) - 1 = |
8 |
, 3 1 3 |
4 7 1 1 0 3 ' 0 7 1 4 0 0 |
|
= |
3,188 к м о л ь - м - з . |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задачі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. При 1000 К парціальні тиски С0 2 ,Н 2 , СО і Н 2 |
0 в стані рівноваги |
||||||||||||||||||
відповідно |
|
дорівнюють |
0,1013 • 105; |
0,5682 • 105; |
0,2027 • 105 і |
||||||||||||||
0,2027 • 106 Па. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Визначити |
константу |
рівноваги |
реакції |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
с о + н 2 о ^ с о 2 |
+ н 2 . |
|
|
|
|
|
|||||||
Відповідь: |
|
1,4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Визначити константу рівноваги і склад рівноважної суміші ре акції
Fe3 04 + 4 H 2 ^ 3 F e + 4H2 0,
якщо при 900 К рівноважні парціальні тиски водню і водяної пари від повідно дорівнюють 9490 і 6516 Па.
Відповідь: 0,687; 59,3 і 40,7 об.%.
3. Визначити рівноважні парціальні тиски С 0 2 і СО для реакції FeO + CO +± Fe + С0 2 ,
що протікає в доменній печі, якщо при 1400 К і тиску 1,01325 • 105 Па константа рівноваги дорівнює 0,339.
Відповідь: 2,5675 • 104 і 7,565 • 104 Па.
4. Константа рівноваги реакції СО + Н 2 О ^ С 0 2 + Н 2
при 800 К дорівнює 4,12. Суміш, що складається з 40,0 об.% СО і 60,0 об.% Н 2 0 , нагрівають до 800 К-
Визначити склад суміші при досягненні рівноваги і вихід водню, якщо було взято 36,03 кг води.
Відповідь: 31,54 об. %; 31,54 об. %; 8,46 об. % і 28, 46 об. %; 2,119 кг. 5. При 1400 К константа рівноваги реакції
С(гр.) + Н 2 О ^ С О + Н 2
дорівнює 2,83 • 107 Па.
Визначити рівноважний парціальний тиск водяної пари, якщо по чатковий тиск дорівнює 1,01325 • 105 Па.
Відповідь: 1,325 • 103 Па.
6. Залізо і водяна пара реагують за рівнянням Fe + H 2 0 4 ± F e O + Н 2 .
Константа рівноваги реакції при 1400 К дорівнює 1,328.
Визначити тиск (пружність) дисоціації FeO при цій температурі, якщо відомо, що константа дисоціації водяної пари в цих умовах до рівнює 2 • 10 - 8 Па.
Відповідь: 1,134 • 10~8 Па.
7. |
Визначити |
константу рівноваги |
КР |
реакції |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
С 0 2 + Сч*2СО |
|
||
через |
константи |
рівноваг |
реакцій: |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
С + 0 3 ^ С 0 2 |
; |
(а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
2СО + 0 2 |
2С02 . |
(б) |
|
Відповідь: |
Кр |
= |
- |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
л р ( 6 ) |
|
|
|
|
|
8. |
При 1000 |
К |
константа рівноваги |
реакції |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
2 Н 2 0 ^ 2 Н 2 |
+ 0 2 |
|
|
дорівнює 7,36 • 10~16 |
Па, а тиск (пружність) дисоціації |
оксиду залі |
||||||||
за (II) за |
рівнянням |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
2FeO == 2Fe + |
0 2 |
|
|
дорівнює |
2,95 |
• 10~16 |
Па. |
|
|
|
|
|||
Визначити |
константу |
рівноваги реакції |
|
|||||||
FeO + H2 **Fe + H 2 0
при 1000 К.
Відповідь: 0,633.
9. При 2500 К водяна пара частково дисоціює на кисень і водень за рівнянням
2 H 2 0 = f * 2 H 2 + 0 2 .
100 м 3 утвореної суміші при цих умовах важить 77,57 кг. Ступінь дисоціації водяної пари дорівнює 4,1% .
Визначити Кс і Кр для цієї реакції.
Відповідь: 1,484 • 10~б кмоль • м~3 ; 30,83 Па.
10. При 700 К оксид заліза |
(II) і водяна пара реагують за |
рів |
||
нянням |
|
|
|
|
|
3FeO + Н 2 0 ^ Fe3 04 |
+ Н 2 . |
|
|
При початковому тиску водяної пари |
1,0772 • 105 Па парціальний |
|||
тиск утвореного водню в рівноважній суміші дорівнює 1,0265 • 105 |
Па. |
|||
Визначити |
вихід водню, якщо в апарат об'ємом 5 м 3 , що містить |
|||
оксид заліза |
(II), ввести водяну пару під тиском 5,065 • 105 Па і при |
|||
700 К. |
|
|
|
|
Відповідь: |
0,836 кг. |
|
|
|
11. Визначити константу |
дисоціації |
молекулярного водню |
за |
|
рівнянням |
|
|
|
|
Н 2 ^ 2 Н при 2000 К, якщо при цій температурі і тиску 101,325 • 103 Па ступінь дисоціації дорівнює 8,11 • 10~4 .
Відповідь: 0,267 Па.
12. Визначити константу дисоціації водяної пари за реакцією 2 Н 2 0 ^ 2 Н 2 + 0 2
при 2000 К і тиску 1,01325 • 103 Па. Потрібні для розв'язування за дачі дані взяти з табл. З додатку.
Відповідь: 8,2 • 10~3 Па.
ЗМІЩЕННЯ РІВНОВАГИ
Рівновагою називається такий стан системи, відповідні параметри якої в усіх її частинах однакові.
Рівновага є динамічним процесом, бо вона зумовлена одночасним протіканням процесів у двох протилежних напрямах з однаковою швидкістю.
Зміна одного з факторів, що визначають рівноважний стан, порушує рівновагу. Система самодовільно, без затрати роботи ззовні, перехо дить з нерівноважного стану в рівноважний.
Напрям переходу системи з нерівноважного стану в рівноважний, тобто зміщення рівноваги залежно від зміни зовнішніх умов, визнача ється принципом ле Шательє.
Якщо змінити одну з умов, при яких система перебуває в стані рів новаги, то рівновага зміщується в напрямі того процесу, який протидіє зробленій зміні.
При підвищенні температури рівновага зміщується в бік процесу. Що протікає з поглинанням теплоти, а при зниженні температури — в бік процесу, що протікає з виділенням теплоти.
При збільшенні тиску рівновага зміщується в бік утворення мен
шого числа молекул |
газу, |
а при зменшенні тиску — в бік утворення |
||
більшого числа молекул |
газу. |
|
|
|
При збільшенні концентрації однієї з початкових речовин рівновага |
||||
зміщується в бік утворення кінцевих речовин, |
а при зменшенні кон |
|||
центрації вихідної речовини — в бік утворення |
початкових |
речовин. |
||
Задача. В який бік зміститься рівновага при підвищенні |
темпера |
|||
тури і загального тиску в таких реакціях: |
|
|
||
С 0 2 + С +± 2СО — 172,6 МДж; |
|
|||
Са (ОН)2 + С 0 2 * * С а С 0 3 + Н 2 0 (п.) + 68,6 МДж? |
|
|||
Р о з в ' я з а н н я . |
При підвищенні температури рівновага зміщу |
|||
ється в бік процесу, |
що протікає з поглинанням теплоти. Отже, для |
|||
першої реакції підвищення температури зміщує рівновагу в бік утво рення оксиду вуглецю (II), а підвищення загального тиску зміщує рів новагу в бік утворення С 0 2 .
Для другої реакції підвищення температури зміщує рівновагу в бік протікання ендотермічного процесу, тобто в бік утворення почат кових речовин. Збільшення тиску не призведе до зміщення рівноваги реакції, бо числа молекул газоподібних речовин у вихідних і кінцевих продуктах однакові.
Задачі
13. В який бік зміститься рівновага при збільшенні тиску в таких реакціях:
2Н2 + 0 2 ^ 2 Н 2 0 ; N 2 + 3 H 2 ^ 2 N H 3 ; 2 С 0 3 ^ 2 С О + 0 2 ; N2 +±2N;
С0 + Н 2 0 ( п . ) ^ С 0 2 + Н2 ?
14. В який бік зміститься рівновага при збільшенні тиску в таких реакціях:
С + Н 2 0 ( п . ) ^ С О + Н2 ; Fe2 Os + CO 2FeO + С0 2 ;
Fe3 04 + 4Н2 =** 3Fe + 4 Н 2 0 (п.)?