Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Пример 9-4. Для реакции
N200 + 3Н2(Г) = 2КНз(Г)
при 298 К Кр = 6.0 105, а АЯ° (NH3) = -46.1 кДж • моль1. Оцените значение константы равновесия при 500 К.
Решение. Стандартная мольная энтальпия реакции равна
АГЯ° = 2АГЯ°(№13) = -92.2 кДж • моль-1.
Согласно уравнению (9.18. б),
1п К 2 = 1п К1 +
А, Н
1___1
т1 т
2 )
- 1п (6.0 -105) + -92200 Дж-;оль(Л---\_ ] - -1.73,
8.314 Дж-К-1 -моль-1 1298 К 500 К )
откуда К2 - 0.18.
Отметим, что константа равновесия экзотермической реакции уменьшается с ростом температуры, что согласуется с принципом Ле Шателье.
задачи
Указание: во всех задачах газы считать идеальными. 9-1. При 1273 К и общем давлении 30 атм в равновесной смеси
С02(г) + С(тв) = 2СО(г)
содержится 17% (по объему) С02. Сколько процентов С02 будет содержаться в газе при общем давлении 20 атм? При каком давлении в газе будет содержаться 25% С02?
Глава 2. Приложения химической термодинамики
155
9-2. При 2000 °С и общем давлении 1 атм 2% воды диссоциировано на водород и кислород. Рассчитайте константу равновесия реакции
Н20(г) = Н2(г) + 1/202(г)
при этих условиях.
9-3. Константа равновесия реакции
С0(г) + Н20(г) = С02(г) + Н2(г)
при 500 °С равна Кр = 5.5. Смесь, состоящую из 1 моль С0 и 5 моль Н20, нагрели до этой температуры. Рассчитайте мольную долю Н20 в равновесной смеси.
9-4. Константа равновесия реакции
^0^) = 2Ш2(г)
при 25 °С равна Кр = 0.143. Рассчитайте давление, которое установится в сосуде объемом 1 л, в который поместили 1 г 1Ч204 при этой температуре.
9-5. Сосуд объемом 3 л, содержащий 1.79-10-2 моль 12, нагрели до 973 К. Давление в сосуде при равновесии оказалось равно 0.49 атм. Считая газы идеальными, рассчитайте константу равновесия при 973 К для реакции
ь(г) = 21(г).
9-6. Для реакции
РСЬ(г) = РСЬ(г) + СЬ(г)
при 250 °С АГ0° = -2508 Дж-моль-1. При каком общем давлении степень превращения РС15 в РС13 и С12 при 250 °С составит 30%?
9-7. Для реакции
2Н1(г) = Н2(г) + ь(г)
константа равновесия Кр = 1.83-10-2 при 698.6 К. Сколько граммов Н1 образуется при нагревании до этой температуры 10 г 12 и 0.2 г Н2 в трехлитровом сосуде? Чему равны парциальные давления Н2, 12 и Н1?
9-8. Сосуд объемом 1 л, содержащий 0.341 моль РС15 и 0.233 моль >12, нагрели до 250 °С. Общее давление в сосуде при равновесии оказалось равно 29.33 атм. Считая все газы идеальными, рассчитайте константу равновесия при 250 °С для протекающей в сосуде реакции
РСЬ(г) = РС13(г) + С12(г).
156
Глава 2. Приложения химической термодинамики
9-9. Константа равновесия реакции
CO(r) + 2Н2(г) = СНзОН(Г)
при 500 K равна Kp = 6.09 10-3. Рассчитайте общее давление, необходимое для получения метанола с 90% выходом, если СО и Н2 взяты в соотношении 1: 2.
9-10. При 25 °С A^°(NH3) = -16.5 кДж • моль1. Рассчитайте ArG реакции образования NH3 при парциальных давлениях N2, Н2 и NH3, равных 3 атм, 1 атм и 4 атм соответственно. В какую сторону реакция будет идти самопроизвольно при этих условиях?
9-11. Система, в которой протекает экзотермическая реакция
СО(г) + 2Н2(г) = СН3ОН(г>
находится в равновесии при 500 K и 10 бар. Если газы идеальные, как повлияют на выход метанола следующие факторы:
а) повышение T;
б) повышение p;
в) добавление инертного газа при V = const;
г) добавление инертного газа при p = const;
д) добавление Н2 при p = const?
9-12. Константа равновесия газофазной реакции изомеризации борнеола (С10Н17ОН) в изоборнеол равна 0.106 при 503 K. Смесь 7.5 г борнеола и 14.0 г изоборнеола поместили в сосуд объемом 5 л и выдерживали при 503 K до достижения равновесия. Рассчитайте мольные доли и массы борнеола и изоборнеола в равновесной смеси.
9-13. Равновесие в реакции
2№С1(г) = 2№(г) + С12(г)
устанавливается при 227 °С и общем давлении 1.0 бар, когда парциальное давление №С1 равно 0.64 бар (изначально присутствовал только №С1). Рассчитайте ArG° этой реакции. При каком общем давлении парциальное давление С12 будет равно 0.10 бар?
9-14. Рассчитайте общее давление, которое необходимо приложить к смеси 3 частей Н2 и 1 части N2, чтобы получить равновесную смесь, содержащую 10% №Н3 по объему при 400 °С. Константа равновесия для реакции
N2W + 3Н2(г) = 2№13(г) при 400 °С равна K = 1.60 • 10-4.
9-15. При 250 °С и общем давлении 1 атм РС15 диссоциирован на 80% по реакции
РС15(г) = РС13(г) + С12(г).
Глава 2. Приложения химической термодинамики
157
Чему будет равна степень диссоциации РС15, если в систему добавить ]Ч2, чтобы парциальное давление азота было равно 0.9 атм? Общее давление поддерживается равным 1 атм.
9-16. При 2000 °С для реакции
^(г) + 02(г) = 2Ш(г)
Кр = 2.5-10-3. В равновесной смеси >12, 02, N0 и инертного газа при общем давлении 1 бар содержится 80% (по объему) N и 16% 02. Сколько процентов по объему составляет N0? Чему равно парциальное давление инертного газа?
9-17. При нагревании 1 моль СШ3 (газ) в объеме 2.00 л до 300 °С разложению на простые вещества подверглось 0.1% препарата. Справочные данные для составляющих веществ приведены в таблице:
СІ2 F2
5'2'98, Дж-моль 1-К~1 282.0 223.0 202.7
