Стась Н.Ф. Лисецкий В.Н. Задачи, упражнения и вопросы по общей химии
Подождите немного. Документ загружается.
21
РАЗДЕЛ 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Глава 2.1. Тепловые эффекты реакций
Энтальпия образования вещества. Законы Лавуазье-Лапласа и Гесса. Термохими-
ческие расчеты по закону Гесса и его следствию. Энтальпия сгорания вещества.
241. Какая характеристика вещества называется стандартной энтальпией обра-
зования? При взаимодействии 10 г серы с достаточным количеством кислорода
выделилось 92,8 кДж теплоты. Вычислите стандартную энтальпию образования
диоксида серы, сравнить со справочным значением.
242. В реакции 2,24 л водорода с кислородом выделилось 28,6 кДж теплоты.
Определите энтальпию образования воды, сравнить со справочным значением. В
каком агрегатном состоянии образовалась вода в этом опыте?
243. Для определения энтальпии образования фторида кальция было взято 2,0 г
кальция и достаточное количество фтора. В результате реакции между ними вы-
делился 61 кДж теплоты. Вычислите DH
об
o
р
(СаF
2
) и ошибку опыта, если справоч-
ная величина равна -1214,6 кДж/моль.
244. Какое количество и какая масса алюминия и какое количество и какой
объем кислорода (при н. у.) участвовали в реакции, в ходе которой выделилось
838 кДж, если энтальпия образования Аl
2
O
3
равна -1676,0 кДж/моль?
245. Энтальпия образования оксида кальция равна -635,5 кДж/моль. Сколько
теплоты выделится при сгорании 200 г кальция?
246. Энтальпия образования бромоводорода равна -36,3 кДж/моль. Сколько
теплоты выделится при взаимодействии 560 л Н
2
(н.у.) с 500 г брома?
247. Напишите формулировку закона Лавуазье-Лапласа и проиллюстрируйте
его на конкретном примере. Почему в учебных пособиях этот закон часто называ-
ют постулатом, а иногда – следствием закона Гесса?
248. На разложение некоторого количества оксида меди (II) было затрачено
12,8 кДж теплоты, при этом образовалось 5,0 г меди. Определите энтальпию обра-
зования СuO, сравните со справочным значением.
249. На разложение некоторого количества оксида меди (I) было затрачено
17,0 кДж теплоты, при этом образовалось 12,7 г меди. Определите энтальпию об-
разования Cu
2
O, сравните со справочным значением.
250. На разложение некоторого количества гидрида кальция было затрачено
23,6 кДж теплоты. Объем выделившегося при этом водорода, приведенный к н.у.,
составил 2,8 л. Определите энтальпию образования CaH
2
.
251. Напишите формулировку закона Гесса и его следствия и поясните их на
конкретном примере. Исходя из двух термохимических уравнений:
1) Ca(OH)
2
= CaO + H
2
O(ж); DH
1
o
= 65,3 кДж/моль,
2) Сa(OH)
2
+ SiO
2
= CaSiO
3
+ H
2
O(ж); DH
2
o
= -23,3 кДж/моль,
определите тепловой эффект реакции: CaO + SiO
2
= CaSiO
3
22
252. Какие уравнения называются термохимическими, какие математические
операции можно проводить с термохимическими уравнениями? Исходя из термо-
химических уравнений 1 и 2, вычислите энтальпию третьей реакции (справочни-
ком не пользоваться):
1) H
2
S + 3/2O
2
= H
2
O(ж) + SO
2
; DH
1
o
= -561,1 кДж
2) S(к) + O
2
= SO
2
; DH
2
o
= -296,2 кДж
3) 2H
2
S + SO
2
= 3S(к) + 2H
2
O(ж); DH
3
o
= ?
253. Исходя из двух термохимических уравнений:
1) 2As(к) + 3F
2
(г) = 2AsF
3
(г); DH
1
o
= -1842 кДж
2) AsF
5
(г) = AsF
3
(г) + F
2
(г); DH
2
o
= 317 кДж,
определите энтальпию образования пентафторида мышьяка.
254. Определите энтальпию образования оксида железа (III), исходя из трех
термохимических уравнений (справочником не пользоваться):
1) Fe
2
O
3
+ 3CO = 2Fe + 3CO
2
; DH
1
o
= -1673,7 кДж
2) С(графит) + 1/2 O
2
= CO; DH
2
o
= -110,4 кДж
3) СO
2
= C(графит) + O
2
; DH
3
o
= 393,3 кДж
255. Исходя из четырех термохимических уравнений:
1) CH
4
+ 2O
2
= CO
2
+ 2H
2
O; DH
1
o
= -892,0 кДж
2) 2CH
3
Cl + 3O
2
=2CO
2
+ 2H
2
O(ж) + 2HCl(г); DH
2
o
=-1374,0 кДж
3) 2 H
2
+ O
2
= 2H
2
O(ж); DH
3
o
= -571,7 кДж
4) H
2
+ Cl
2
= 2HCl(г); DH
4
o
= -185,0 кДж
и не используя справочных данных, определите энтальпию реакции:
CH
4
+ Cl
2
= CH
3
Cl + HCl
256. Исходя из двух термохимических уравнений:
1) Na
2
CO
3
+ SiO
2
= Na
2
SiO
3
+ CO
2
; D H
1
o
= 819,3 кДж
2) Na
2
O + SiO
2
= Na
2
SiO
3
; DH
2
o
= -243,5 кДж
и не используя справочных данных, определите, сколько потребуется теплоты для
разложения 200 г карбоната натрия на оксид натрия и углекислый газ.
257. Как формулируется основной закон термохимии и его следствие, как за-
писывается следствие в математическом виде? Напишите термохимическое урав-
нение реакции горения метана, вычислите энтальпию реакции и количество теп-
лоты, выделяющейся при сгорании 1 м
3
(н.у.) метана.
258. Известно, что активные металлы горят в атмосфере углекислого газа. Оп-
ределите энтальпию реакции:
2Mg(к) + CO
2
(г) = 2MgO(к) + С(графит)
Сколько тепла выделяется при сгорании 1 кг магния по этой реакции?
23
259. Определите энтальпию реакции разложения бертолетовой соли:
KClO
3
= KCl +
3
/
2
O
2
Сколько тепла выделяется (или поглощается?) при разложении одного кг KClO
3
по этой реакции?
260. Азотный ангидрид можно получить из оксида азота (II) по реакции
2NO(г) + O
3
(г) = N
2
O
5
(к)
Чему равна энтальпия этой реакции? Сколько тепла выделяется или поглощается
при получении 1 кг азотного ангидрида по этой реакции?
261. Напишите термохимическое уравнение реакции кальция с жидкой водой,
вычислите энтальпию реакции и определите, сколько тепла выделяется или по-
глощается при получении 1 м
3
(н.у.) водорода по этой реакции.
262. Определите энтальпию реакции горения сероводорода:
H
2
S +
3
/
2
O
2
= SO
2
+ H
2
O(г)
Сколько тепла выделяется при сгорании одного м
3
(н. у.) сероводорода?
263. Напишите термохимическое уравнение реакции горения ацетилена с об-
разованием газообразной воды, вычислите её энтальпию и количество тепла, ко-
торое выделяется при сгорании одного м
3
ацетилена (объем измерен при н.у.).
264. Напишите термохимическое уравнение реакции горения этанола, опреде-
лить энтальпию реакции и количество тепла, выделяющегося при сгорании одного
килограмма C
2
H
5
OH.
265. Вычислите энтальпию реакции разложения гидроксида кальция на оксиды
и определите, сколько тепла выделяется или поглощается при получении одного
литра жидкой воды по этой реакции.
266. Вычислите энтальпию реакции разложения карбоната кальция на оксиды;
определите, сколько тепла потребуется для получения 100 м
3
(объём измерен при
н.у.) углекислого газа по этой реакции.
267. Какая характеристика вещества называется стандартной энтальпией (теп-
лотой) сгорания? Используя стандартные энтальпии сгорания этана, метана и во-
дорода, определите тепловой эффект реакции
C
2
H
6
(г) + H
2
(г) = 2CH
4
(г)
268. По стандартным теплотам сгорания веществ вычислите тепловой эффект
реакции гидрирования этилена:
C
2
H
4
+ H
2
= C
2
H
6
269. По стандартным энтальпиям сгорания бензола (-3268 кДж/моль) и ацети-
лена (-1301 кДж/моль) вычислите тепловой эффект реакции
3C
2
H
2
= C
6
H
6
270. Напишите определение понятия «теплотворная способность топлива».
Исходя из энтальпий сгорания метана и водорода, вычислите теплотворную спо-
собность газа, содержащего 60 % Н
2
и 40 % СН
4
(проценты объемные).
24
Глава 2.2. Направление химических реакций
Энтальпийный и энтропийный факторы химической реакции. Энергия Гиббса
химической реакции. Стандартная энергия Гиббса образования вещества.
271. Как называется наука, изучающая возможность и направление самопроиз-
вольного протекания химических реакций? Какие другие закономерности химиче-
ских реакций изучает эта наука?
272. По какому принципу определялась возможность самопроизвольного про-
текания реакций в прошлом столетии? Какая характеристика используется для
этих целей в настоящее время, по какому уравнению она рассчитывается?
273. Почему энергия Гиббса химической реакции является критерием возмож-
ности и направления самопроизвольного протекания химических реакций? Поче-
му в общем случае нельзя использовать в качестве такого критерия тепловой эф-
фект реакции или изменение энтропии?
274. Что понимается под энтальпийным и энтропийным факторами химиче-
ского процесса? Какая характеристика учитывает эти два противоположных фак-
тора, влияющих на направление самопроизвольного протекания реакции?
275. По выражению DG
o
т
= DH
o
298
– TDS
o
298
можно сделать вывод о том, что на
значение энергии Гиббса не влияют давление и концентрация реагирующих ве-
ществ. В действительности они влияют. Объясните это противоречие?
276. Почему по величине и знаку энергии Гиббса, рассчитываемой по уравне-
нию: DG
o
т
= DH
o
298
– TDS
o
298
, вопрос о возможности и направлении самопроизволь-
ного протекания химической реакции решается приближенно?
277. Энергия Гиббса в стандартных условиях (DG
o
298
) для реакций с участием
газообразных веществ имеет постоянную величину в том случае, когда парциаль-
ные давления газов постоянны и равны 101325 Па. Для реакций в растворах вели-
чина DG
o
298
постоянна при условии, если молярные концентрации веществ посто-
янны и равны единице. Но при протекании реакций давления и концентрации ве-
ществ изменяются. По каким формулам рассчитывается величина DG
o
298
c учетом
давления и концентрации взаимодействующих веществ?
278. Определите направление самопроизвольного протекания химических ре-
акций при разных знаках термодинамических функций. Ответ выразите в форме
таблицы:
Знак изменения функции Вывод о возможности
D
H
D
S
D
G
самопроизвольного Пример реакции
протекания реакции
279. Анализом уравнения DG
o
т
= DH
o
298
– T DS
o
298
и на примерах подтвердите
утверждение о том, что при низких температурах приблизительным критерием
возможности и направления самопроизвольного протекания реакции является эн-
тальпия реакции, а при высоких – энтропия реакции.
25
280. Не проводя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при протека-
нии реакций: 1) CaCO
3
(к) = CaO(к) + CO
2
(г); 2) NH
3
(г) + HCl(г) = NH
4
Cl(к)
Подтвердите свой прогноз необходимыми расчетами.
281. Критерием возможности самопроизвольного протекания химических ре-
акций в изолированной системе является энтропия реакции, а в неизолированной –
энергия Гиббса. Проведите соответствующие расчеты для реакции:
2SO
2
(г) + O
2
(г) = 2SO
3
(г).
Сделайте вывод о возможности или невозможности ее самопроизвольного проте-
кания при стандартных условиях в изолированной и неизолированной системах.
282. Определите расчетами возможность или невозможность самопроизволь-
ного протекания в изолированной и неизолированной системе при стандартных
условиях реакций:
а) ZnS(к) + O
2
(г) = ZnO(к)+ SO
2
(г)
б) AgNO
3
(к) = Ag(к) + NO
2
(г) + O
2
в) CuCl
2
(к) + H
2
O(г) = CuO(к) + HCl(г)
283. Определите расчетами возможность или невозможность самопроизволь-
ного протекания в изолированной и неизолированной системе при стандартных
условиях реакций:
а) SO
2
(г) + H
2
S(г) = S(ромб) + H
2
O(ж)
б) PbS(к) + O
2
(г) = PbO(к) + SO
2
(г)
в) NiO(к) + Al(к) = Ni(к) + Al
2
O
3
(к)
284. Вычислите энергию Гиббса при 527
о
C для реакции
NiO(к) + Pb(к) = Ni(к) + PbO(к)
и сделайте вывод о направлении ее самопроизвольного протекания в неизолиро-
ванной системе.
285. Установите, возможна или невозможна при 127
о
С в неизолированной
системе реакция: Cu(к) + ZnO(к) = CuO(к) + Zn(к)
286. Один из промышленных методов получения калия состоит во взаимодей-
ствии гидроксида калия с натрием: KOH + Na = NaOH + K.
Покажите расчетом, что эта реакция возможна при 800 К.
287. Негашёную известь (СаО) получают разложением известняка (СаСО
3
):
СаСО
3
= СаО + СО
2
Докажите расчетом, что этот процесс возможен при 1200 К.
288. Оксид азота (II), необходимый для производства азотной кислоты и азот-
ных удобрений, заманчиво получать из азота и кислорода воздуха по реакции:
N
2
(г) + O
2
(г) = 2NO(г)
Рассчитайте, при какой температуре эта реакция возможна и оцените техническую
осуществимость проведения этой реакции.
289. Восстанавливать железо из оксида железа (II) можно углеродом или окси-
дом углерода (II): 1) FeO + C(графит) = Fe + CO; 2) FeO + CO = Fe + CO
2
Какая из этих реакций более вероятна при стандартной температуре и при 1000
о
С?
26
290. Рассчитайте, какая из реакций окисления меди более вероятна при 300
о
С
1) Cu(к) +
1
/
2
O
2
(г) = CuO(к)
2) 2Cu(к) +
1
/
2
O
2
(г) = Cu
2
O(к)
291. Разложение нитрата аммония при нагревании возможно по двум направ-
лениям: 1) NH
4
NO
3
(к) = N
2
O(г) + 2H
2
O(г)
2) NH
4
NO
3
(к) = N
2
(г) +
1
/
2
O
2
(г) + 2H
2
O(г)
Какое направление наиболее вероятно при 227
0
С?
292. Предскажите, какая из двух реакций и почему возможна при 27
о
С:
1) CaCl
2
(к) + F
2
(г) = CaF
2
(к) + Cl
2
(г)
2) CaF
2
(к) + Cl
2
(г) = CaCl
2
(к) + F
2
(г)
Докажите свой прогноз расчетами.
293. Предскажите, какая из двух реакций более вероятна при 27
о
С:
1) H
2
S(г) + Cl
2
(г) = 2HCl(г) + S(ромб);
2) H
2
S(г) + I
2
(г) = 2HI(г) + S(ромб)
Докажите свой прогноз расчетами.
294. Объясните физико-химический смысл термодинамической характеристи-
ки, которая называется стандартной энергией Гиббса образования вещества. Кри-
терием какого химического свойства вещества является эта характеристика? При-
ведите примеры.
295. Определите направления самопроизвольного протекания данных реакций
при стандартных условиях:
а) 2N
2
O + O
2
= 4NO б) N
2
O + NO
= NO
2
+ N
2
в) N
2
O + NO
2
= 3NO г) CH
4
+ 3CO
2
= 4CO + 2H
2
O(г)
296. Определите направления самопроизвольного протекания данных реакций
при стандартных условиях:
а) 4HCl(г) + O
2
= 2Cl
2
+ 2H
2
O(г)
б) 2HF(г) + O
3
= 2H
2
O(г) +F
2
+ O
2
в) O
3
+ 2H
2
O
2
(ж) = 2О
2
+ H
2
O(ж)
г) С(графит) + H
2
O(г) = СО + H
2
297. Вычислить энергию Гиббса для реакции N
2
+ O
2
= 2NO при 1000, 2000,
3000, 5000 и 10000
о
С. Постройте график зависимости DG
o
т
от Т и найдите по гра-
фику температуру, выше которой эта реакция может протекать самопроизвольно.
298. Химические соединения подразделяются на термодинамически устойчи-
вые и термодинамически неустойчивые. По какому признаку проводится такое
разделение? Почему термодинамически неустойчивые вещества существуют и как
их получают? Приведите примеры.
299. Пероксид водорода - термодинамически устойчивое вещество, но, не-
смотря на это, оно при комнатной температуре разлагается. Почему?
300. Почему энергию Гиббса химической реакции часто называют «свобод-
ной» энергией? Как экспериментально определяется «свободная» энергия Гиббса
окислительно-восстановительных реакций?
27
Глава 2.3. Химическая кинетика
Основные понятия химической кинетики. Классификация реакций в
химической кинетике. Кинетические уравнения реакций. Правило Вант-
Гоффа. Энергия активации и уравнение Аррениуса. Катализ.
301. Приведите определение понятия «скорость химической реакции». Как на
практике определяется скорость реакций? Связана ли скорость реакции с энергией
Гибсса этой реакции? Почему скорость реакции определяется не вообще, а только
на данный момент времени?
302. Почему в химической кинетике проводится разделение реакций на гомо-
генные и гетерогенные? Приведите примеры тех и других реакций.
303. Почему в химической кинетике проводится классификация реакций на
простые и сложные? Приведите примеры простых моно-, би- и тримолекулярных
реакций. Приведите примеры сложных последовательных, параллельных и цеп-
ных реакций. Можно ли по стехиометрическому уравнению определить, простая
или сложная эта реакция?
304. Перечислите в порядке понижения значимости факторы, влияющие на
скорость химической реакции.
305. Как записываются кинетические уравнения для простых и сложных реак-
ций? Каков физико-химический смысл константы скорости реакции. Перечислите
факторы, влияющие и не влияющие на константу скорости реакции.
306. Напишите кинетические уравнения простых газовых реакций и определи-
те изменение скоростей этих реакций при увеличении давления в 2 раза:
1) 2HI = H
2
+ I
2
2) N
2
O
4
= 2NO
2
3) 2NO + H
2
= N
2
O + H
2
O
307. Напишите кинетические уравнения простых газовых реакций и определи-
те изменение скоростей этих реакций при увеличении давления в 3 раза:
1) 2NO + Cl
2
= 2NOCl
2) H
2
+ OH = H
2
O + H
3) Cl
2
= 2Cl
308. Напишите кинетические уравнения простых газовых реакций и определи-
те изменение скоростей этих реакций при увеличении давления в 4 раза:
1) O
2
+ H = OH + O 2) H
2
+ I
2
= 2HI
3) 2NO + O
2
= 2NO
2
309. Стехиометрическое и кинетическое уравнения реакции имеют вид:
H
2
(г) + Br
2
(г) = 2HBr(г); v = k[H
2
] [Br
2
]
1/2
Какая это реакция - простая или сложная? Как изменяется ее скорость при увели-
чении концентрации в 4 раза: а) только водорода; б) только брома; в) водорода и
брома одновременно?
310. Реакция F
2
+ 2ClO
2
= 2ClO
2
F имеет первый порядок по фтору и по ClO
2
.
Напишите кинетическое уравнение реакции. Какая она – простая или сложная?
Как изменяется ее скорость при увеличении давления в три раза?
28
311. В газовой фазе оксид азота (II) и водород при 1000 К взаимодействуют по
уравнению: 2H
2
+ 2NO = N
2
+ 2H
2
O. Опытные данные по влиянию концентрации
реагентов на скорость реакции следующие:
Концентрация NO (моль/л): 0,12 0,12 0,12 0,02 0,04 0,06
Концентрация Н
2
(моль/л): 0,02 0,04 0,06 0,12 0,12 0,12
Скорость (усл. ед.): 0,20 0,40 0,60 0,30 1,20 2,70
Определите порядок реакции по водороду и оксиду азота (II), напишите кинетиче-
ское уравнение реакции.
312. Скорость реакции: SO
2
(г) + 2H
2
(г) = S (к) + 2H
2
O
(г
) зависит от давления реа-
гирующих веществ следующим образом:
Давление SO
2
(усл. ед.): 200 50 200 100 200
Давление H
2
(усл. ед.): 50 200 100 200 200
Скорость (усл. ед.): 35 35 70 70 140
Определите порядок реакции по водороду и диоксиду серы, напишите кинетиче-
ское уравнение реакции.
313. Для реакции: 2Co
3+
+ Tl
+
= 2Co
2+
+ Tl
3+
получена в опытах следующая за-
висимость скорости реакции от концентрации ионов в растворе:
Концентрация Co
3+
(моль/л):
0,1 0,3 0,4 0,3 0,3
Концентрация Tl
+
(моль/л):
0,1 0,1 0,1 0,2 0,3
Скорость (усл. ед.): 1 3 4 6 9
Выведите кинетическое уравнение данной реакции.
314. Термическое разложение уксусного альдегида проходит по уравнению:
CH
3
CHO(г) = CH
4
(г) + CO(г). При 800 К получены следующие данные по зависимо-
сти скорости реакции от концентрации альдегида:
Концентрация, моль/л: 0,2 0,4 0,6 0,8
Скорость v
.
10
6
, моль/(л∙с): 1,8 7,2 16,2 28,8
Определите порядок реакции, напишите её кинетическое уравнение.
315. Для реакции в газовой фазе: 2А + 3В = А
2
В
3
получена следующая зависи-
мость её скорости от концентрации реагирующих веществ:
Концентрация А (моль/л): 0,20 0,40 0,50 0,60 0,20 0,20
Концентрация В (моль/л): 0,20 0,40 0,20 0,80 0,80 1,00
Скорость реакции (усл. ед.): 0,32 0,64 0,32 1,28 1,28 1,60
Выведите кинетическое уравнение реакций. Определите, как изменяется её ско-
рость при увеличении давления в 2 раза.
316. Реакция 2NO(г) + O
2
(г) = 2NO
2
(г) имеет второй порядок по NO и первый
по O
2
. Скорость этой реакции при концентрациях оксида азота (II) 0,3 моль/л и
29
кислорода 0,15 моль/л равна 1,2∙10
-3
моль/(л∙с). Определите численное значение и
единицу измерения константы скорости реакции.
317. Константа скорости простой реакции:
H
2
(г) + I
2
(г) = 2HI(г)
при некоторой температуре составляет 0,16. Исходные концентрации водорода и
йода равны 0,04 и 0,05 моль/л. Определите начальную скорость реакции и ско-
рость её в тот момент, когда концентрация водорода уменьшилась вдвое.
318. В простой реакции 2NO(г) + Cl
2
(г) = 2NOCl(г) концентрации оксида
азота (II) и хлора до начала реакции составляли 0,4 и 0,3 моль/л. Как изменится
скорость этой реакции, по сравнению с первоначальной, в тот момент, когда про-
реагирует половина оксида азота (II)?
319. Как влияет температура веществ на скорость реакции между ними? Тем-
пературный коэффициент скорости некоторой реакции равен 3. Как изменяется
скорость этой реакции при повышении температуры от 80
о
С до 130
0
С?
320. Что показывает температурный коэффициент скорости химической реак-
ции? Во сколько раз увеличивается константа скорости реакции при повышении
температуры на 40
0
, если температурный коэффициент скорости реакции равен
трем? Как при этом изменяется скорость реакции?
321. Напишите формулировку правила Вант-Гоффа. Определите, на сколько
градусов следует повысить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась в
50 раз, если температурный коэффициент скорости этой реакции равен 1,8.
322. Почему правило Вант-Гоффа называется эмпирическим? Справедливо ли
оно для всех реакций? Вычислите температурный коэффициент скорости реакции,
если константа её скорости при 100
0
С равна 6 10
-4
, а при 150
0
С она равна 7,2·10
-2
.
323. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции, если констан-
та ее скорости при 120
0
С равна 5,9·10
-4
, а при 170
0
С – 6,7·10
-2
.
324. Температурный коэффициент скорости одной реакции равен 3, а второй –
4. При некоторой температуре константы скоростей реакций одинаковы. На
сколько градусов необходимо повысить температуру, чтобы константа скорости
второй реакции превысила константу скорости первой реакции в 5 раз?
325. Как записывается в обычном и логарифмическом виде и какое значение
имеет уравнение Аррениуса? Вычислите энергию активации реакции:
CO + H
2
O = CO
2
+ H
2
,
константа скорости которой при 288 К и 313 К равна 3,1·10
-4
и 8,2·10
-3
.
326. Объясните физико-химический смысл понятия «энергия активации хими-
ческой реакции». Константа скорости реакции 2HI = H
2
+ I
2
при 673 К равна
2,2·10
-4
, а при 973 К равна 8,33. Вычислите энергию активации этой реакции.
30
327. Разложение озона на кислород по уравнению 2O
3
= 3O
2
характеризуется
энергией активации 100 кДж/моль. Чему равна константа скорости этой реакции
при 100
0
С, если при 0
0
С она равна 2·10
-2
?
328. Реакция 2NO = N
2
+ O
2
характеризуется большим значением энергии ак-
тивации (290 кДж/моль), а реакция 2NO + O
2
= 2NO
2
– небольшим (10 кДж/моль).
Как изменяются скорости этих реакций при повышении температуры на 10
о
, на-
пример от 27
0
С до 37
0
С? Согласуется ли такое изменение скоростей реакций с
правилом Вант-Гоффа?
329. Энергия активации для реакции 2HI = H
2
+ I
2
равна 184 кДж/моль (без
катализатора) и 107 кДж/моль (в присутствии катализатора – золота). Во сколько
раз увеличивается скорость реакции в присутствии катализатора (при одной и той
же температуре)?
330. Привести примеры химических производств с применением катализато-
ров. С какой целью в этих производствах используются катализаторы? Реакция:
2SO
2
+ O
2
= 2SO
3
имеет энергию активации 200 кДж/моль без катализатора и 100 кДж/моль в при-
сутствии ванадиевого катализатора. Во сколько раз увеличивается константа ско-
рости этой реакции в присутствии катализатора при температуре 400 К?
Глава 2.4. Химическое равновесие
Константа химического равновесия и равновесные концентрации веществ.
Определение выхода обратимых реакций по константе равновесия. Смещение
равновесия. Определение константы равновесия по энергии Гиббса реакции.
331. Какое состояние обратимой реакции называется состоянием химического
равновесия с позиций химической термодинамики и химической кинетики? На-
пишите выражения закона действующих масс через равновесные концентрации и
равновесные давления газов для обратимых реакций:
а) N
2
(г) + 3H
2
(г) D 2NH
3
(г)
б) Fe
3
O
4
(к) + 4CO(г) D 3Fe(к) + 4CO
2
(г)
332. Объясните физико-химический смысл константы химического равнове-
сия. Напишите выражения константы равновесия через равновесные концентра-
ции и равновесные парциальные давления газов для обратимых реакций:
а) 4HCl(г) + O
2
(г) D 2Cl
2
(г) + 2H
2
O(г)
б) CaO(к) + H
2
O(г) D Ca(OH)
2
(к)
333. Какое состояние обратимой реакции называется состоянием химического
равновесия, каковы его признаки? Напишите выражение закона действующих
масс через равновесные концентрации и парциальные давления газов для обрати-
мых реакций:
а) CO(г) + H
2
O(г) D CO
2
(г) + H
2
(г)
б) СuO(к) D Cu(к) + O
2
(г)