Уравнение константы равновесия химической реакции ch4

Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы CH4 + CO2 ⇄ 2CO + 2H2. Как следует изменить температуру и давление,

Ваш ответ

решение вопроса

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Химия». Раздел «Неорганическая химия» (стр. 26 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Находим, что скорость реакции увеличится в 27 раз.

Задание 3. Записать выражение константы равновесия для реакции CH4+H2O«CO+3H2

В каком направлении будет смещаться равновесие реакции при уменьшении объема?

По закону действующих масс для данной реакции скорость равна u=k[СH4]×[Н2О].

выражение константы равновесия для реакции CH4+H2O«CO+3H2

Реакция идет с увеличением объема (4>2), поэтому уменьшение объема будет смещать равновесие влево.

Задание 4. Равновесие реакции H2+I2«2HI установилось при следующих концентрациях [H2]=0,5 моль/л, [I2]=0,1 моль/л, [HI]=1,8 моль/л. Определить исходные концентрации йода и водорода и константу химического равновесия.

Из уравнения реакции следует, что к моменту равновесия израсходовано 0,9 моль/л Н2 и 0,9 моль/л I2:

Следовательно, исходная концентрация составляет:

[H2]=0,5+0,9=1,4 моль/л; [I2]=0,1+0,9=1 моль/л.

Константа химического равновесия равна

К == 64,8.

1. Классификация химических реакций. Гомогенные и гетерогенные химические реакции.

2. Записать кинетическое уравнение по закону действующих масс для реакции:

Как изменится скорость данной реакции, если давление в системе увеличить в 3 раза?

3. Записать выражение константы равновесия для реакции (N2) + 3(H2) « 2(NH3), DH 0 и определить смещение равновесия при повышении давления.

3.При некоторой температуре равновесие гомогенной системы 2(NO)+(О2)⇆2(NO2) установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): [NО]p= 0,05; [О2]р = 0,02; [NO2]р = 0,04 моль. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О2.

1.Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа.

2.Записать кинетическое уравнение по закону действующих масс для реакции:

(CН4) + (H2O) ® (CO) + 3(H2). Как изменится скорость данной реакции, если увеличить давление в 3 раза?

Вычисление константы равновесия системы

Константа равновесия для гомогенной реакции

Задание 135.
Вычислите константу равновесия для гомогенной системы:
СО (г) + Н₂О (г) ↔ СО₂ (г) + Н₂ (г)
если равновесные концентрации реагирующих веществ (молы/л):
[СО]_р = 0,004; [Н₂О]р = 0,064; [СО₂]р = 0,016; [Н₂]р = 0,016,
Чему равны исходные концентрации воды и СО? Ответ: Кр = 1; [H₂O]_исх = 0,08 моль/л; [СО]_исх =0, 02 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Kp = [CO₂] . [H₂]/ [CO] . [H₂O]

Подставляя в выражение данные задачи получим:

К_р = (0,016 . 0,016)/(0,004 . 0,064) = 1.

Для нахождения исходных концентраций веществ Н₂О и СО учтём, что согласно уравнению реакции из 1 моль СО и 1 моль Н₂О образуется 1 моль СО₂ и 1 моль Н₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,016 моль СО₂ и 0,016 моль Н₂, то при этом было израсходовано по 0,016 моль СО и Н₂О. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

Ответ: Кp = 1; [H₂O]_исх = 0,08 моль/л; [СО]_исх =0, 02 моль/л.

Задание 136.
Константа равновесия гомогенной системы:
СО (г) + Н₂О (г) ⇔ СО₂ (г) + Н₂ (г)
при некоторой температуре равна 1,00. Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации равны (молы/л): [СО]_исх = 0,10; [Н₂О]_исх = 0,40.
Ответ: [СО₂]_Р = [Н₂]_Р = 0,08; [СO]_P= 0,02; [Н₂O]_P = 0,32.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:

Обозначаем за «х» моль/л равновесную концентрацию одного из продуктов реакции, тогда равновесная концентрация другого будет также х моль/л так как они оба образуются в одинаковом количестве. Равновесные концентрации исходных веществ будут:
[СО]_исх = 0,10 – х моль/л; [Н₂О]_исх = 0,40 — х моль/л. (так как на образование х моль/л продукта реакции расходуется соответственно по х моль/л СО и Н₂О. В момент равновесия концентрация всех веществ будет (моль/л): [СО₂]_Р = [Н₂]_Р = х; [СO]_P= 0,10 — х; [Н₂O]_P = 0,4 – х.

Подставляем эти значения в выражение константы равновесия:

Решая уравнение, находим х = 0,08. Отсюда равновесные концентрации (моль/л):

Задание 137.
Константа равновесия гомогенной системы N₂ + ЗН₂ = 2NH₃ при некоторой температуре равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрации азота. Ответ: [N₂]_P = 8 молы/л; [N₂]_исх = 8,04 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Обозначим равновесную концентрацию N₂ через х моль/л. Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:

Подставим в выражение константы равновесия данные задачи и найдём концентрацию N₂

Для нахождения исходной концентрации N₂, учтём, что, согласно уравнению реакции на образование 1 моль NH₃ затрачивается ½ моль N₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,08 моль NH₃, то при этом было израсходовано 0,08 . 1/2 = 0,04 моль N₂. Таким образом, искомая исходная концентрация N₂ равна:

Задание 138.
При некоторой температуре равновесие гомогенной системы
2NО + O₂ ↔ 2NO₂ установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (молы/л): [NО]_p = 0,2; [О₂]_р = 0,1; [NO₂]_р = 0,1. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и O₂. Ответ: К = 2,5; [NО]_исх = 0,3 молы/л; [О₂]_исх = 0,15 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции:

Для нахождения исходных концентраций NO и O₂ учтём, что согласно уравнению реакции, из 2 моль NO и 1 моль О₂ образуется 2 моль NO₂, то при этом было затрачено 0,1 моль NO и 0,05 моль О₂. Таким образом, исходные концентрации NO и О₂ равны:

Ответ: Кp = 2,5; [NО]_исх = 0,3 молы/л; [О₂]_исх = 0,15 моль/л.

Смещение равновесия схимической системы

Задание 139.
Почему при изменении давления смещается равновесие системы:
N₂ + 3Н₂ ↔ 2NH₃ и, не смещается равновесие системы N₂ + O₂ ↔ 2NO? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.
Решение:
а) Уравнение реакции:

Из уравнения реакции следует, что реакция протекает с уменьшением объёма в системе (из 4 моль газообразных веществ образуется 2 моль газообразного вещества). Поэтому при изменении давления в системе будут наблюдаться смещение равновесия. Если повысить давление в данной системе, то, согласно принципу Ле Шателье, равновесие сместится вправо, в сторону уменьшения объёма. При смещении равновесия в системе вправо скорость прямой реакции будет больше скорости обратной реакции:

пр >обр или пр = k[N₂] [H₂]₃ > обр = k[NH₃]₂.

Если же давление в системе уменьшить, то равновесие системы сместится влево, в сторону увеличения объёма, то при смещении равновесия влево скорость прямой реакции будет меньше, чем скорость прямой:

пр

б) Уравнение реакции:

Из уравнения реакции следует, что при протекании реакции не сопровождается изменением объёма, реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ. Поэ му изменение давления в системе не приведёт к смещению равновесия, поэтому скорости прямой и обратной реакции будут равны:

пр =обр = или (пр k[N₂] [О₂]) = (обр = k[NО]₂₎.

Задание 140.
Исходные концентрации [NО]исх и [С1₂]исх в гомогенной системе
2NO + Сl₂ ↔ 2NOС1 составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% NО. Ответ: 0,417.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 2NO + Сl₂ ↔ 2NOС1
Согласно условию задачи в реакцию вступило 20% NO, что составляет 0,5 . 0,2 = 0,1 моль, а не прореагировало 0,5 – 0,1 = 0,4 моль NO. Из уравнения реакции следует, что на каждые 2 моль NO расходуется 1 моль Cl2, при этом образуется 2 моль NOCl. Следовательно, c 0,1 моль NO в реакцию вступило 0,05 моль Cl₂ и образовалось 0,1 моль NOCl. Осталось не израсходованным 0,15 моль Cl₂ (0,2 – 0,05 = 0,15). Таким образом, равновесные концентрации, участвующих веществ равны (моль/л):

Подставляя в данное выражение равновесные концентрации веществ, получим:

Ответ: Кр = 4,17.

источники:

http://pandia.ru/text/80/328/66309-26.php

http://buzani.ru/zadachi/khimiya-shimanovich/920-konstanty-ravnovesiya-zadacha-135-140