Индивидуальные задания. Если Вы не сможете решить какую-либо из предлагаемых задач, обратитесь к разделу 1.4 данного методического пособия.

Если Вы не сможете решить какую-либо из предлагаемых задач, обратитесь к разделу 1.4 данного методического пособия.

Вариант 1

1. Напишите выражение закона действия масс (ЗДМ) для реакции: MnO_2(к) +4HCl_(г) → MnCl_2(к) +Cl_2(г) +2H₂O_(г)

и определите, как изменится скорость химической реакции, если объем сис-темы увеличить в 2 раза.

400 К равна 7, 62 ⋅ 10^{− 4}. Вычислите К_С реакции при 500К, если равновесные кон-центрации веществ равны (моль/л): 0, 46 (PCl₅); 0, 54 (PCl₃); 0, 54 (Cl₂) и устано-

и обратной (E_{a обр}) реакций в данной системе (для обоснования ответа исполь-зуйте энергетическую диаграмму реакции).

Вариант 2

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

a)Zn _{( к)} + H ₂ O _{( г)} → ZnO _{( к)} + H _2(г); б)2H ₂S_{( г)} + 3O _2(г) → 2SO _2(г) + 2H ₂ O _{( г)}.

Как изменится скорость реакции (б) при увеличении объема системы в 2раза и од-новременном повышении температуры на 20 С (γ = 2). Ответ подтвердите расчетами.

2. Вычислите энергию активации, если при 15 С реакция проходит до конца за 60с, а при 25 С за 30с.

равна 6, 63 ⋅ 10⁵, а при 645К— 6, 52 ⋅ 10⁵. Для обратной реакции k_обр для этих тем-ператур равны соответственно 83, 9 и 407. Вычислите константы равновесия для этих температур. Какая это реакция экзо – или эндотермическая? Как повлияет повышение давления на смещение равновесия и численное значение K_C?

Вариант 3

1. Напишите выражение ЗДМ для реакции:

^2S(к) ^{+ 2H}2 ^O(г) ^{→ O}2(г) ^{+ 2H}2^S(г)

и определите как изменится скорость химической реакции, если давление в сис-теме уменьшить в 3 раза.

2. Для реакции H_2(г) + Br_2(г) → 2HBr_(г) константа скорости при 497К равна

0, 036 ⋅ 10^{− 2} л/(моль·мин), а при 575К — 8, 56 ⋅ 10^{− 2} л/(моль·мин). Вычислите энер-гию активации этой реакции и проверьте для данного примера на основании со-ответствующих расчетов применимость правила Вант-Гоффа.

менно повысить температуру на 20 С(температурные коэффициенты прямой и обратной реакции соответственно равны 2 и 5). Для какой реакции (прямой или обратной) энергия активации имеет б о льшее значение? Определите знак H прямой реакции.

Вариант 4

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

a)2AgCl_(к) → 2Ag_(к) + Cl_2(г); б)H_2(г) + I _2(г) → 2HI_(г).

Как изменится скорость реакции (б) при уменьшении объема системы в 2 раза и одновременном понижении температуры на 20 С (γ = 2). Ответ подтвер-дите расчетами.

2. Во сколько раз изменится константа скорости реакций:

При увеличении температуры от 303 до 323К. В случае какой из указанных реакций константа скорости изменится в б о льшей степени и почему?

3. Запишите выражение для К_C и К_P реакции:

б) уменьшить давление (T=const); в) увеличить концентрацию O₂.

Вариант 5

1. Напишите выражение закона действия масс для реакций:

^Fe2 ^O3(к) ^{+ 3C}(к) ^{→ 2Fe}(к) ^{+ 3CO}(г) ^{; Zn}(к) ^{+ H}2 ^O(г) ^{→ ZnO}(к) ^{+ H}2(г) ^.

и определите в случае какой из двух реакций измениться скорость и во сколько раз, если давление в системе увеличить в 4 раза.

2. Какова скорость реакции F₂ O_(г) → F_2(г) +1/ 2 O_2(г) при 250^° C и концентра-ции F₂ O, равной 0, 012 моль/л? Энергия активации реакции равна 163 кДж/моль,

предэкспоненциальный множитель А =10¹⁴. 3. Константа равновесия реакции:

при температуре 450^° C равна 50, 0. Рассчитайте значение К_C этой реакции при 509 ^° C, если k_пр = 0, 16, k_обр = 0, 00047 и установите направление смещения

равновесия при увеличении температуры. Какая это реакция экзо– или эндотер-мическая, каково соотношение энергий активации прямой и обратной реакции в данной системе. Ответ обосновать, используя энергетическую диаграмму реакции.

Вариант 6

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

энергию активации и проверьте для данного примера на основании соответст-вующих расчетов применимость правила Вант–Гоффа.

3. Приведите энергетическую диаграмму для реакции:

_CaCO ^kпр → _CaO +_CO,

3(к) ← k (к) 2(г)

обр

если известно, что k _пр < k_обр.Определите знак

правлении сместится равновесие, если: a) б) увеличить давление (T=const).

H прямой реакции. В каком на-увеличить температуру (P=const);

Вариант 7

1. Скорость реакции 2Al_(к) +3Cl_2(г) → 2AlCl_3(к) увеличилась в 8 раз. Исходя

из ЗДМ рассчитайте, во сколько раз увеличилась концентрация и какого реаги-рующего вещества по сравнению с первоначальной.

494К равна 2, 2. Рассчитайте значение К_C этой реакции при 650К, если равновес-ные концентрации веществ равны (моль/л): 0, 06 (NO₂); 0, 24 (NO); 0, 12 (O₂) и

установите направление смещения равновесия в системе при повышении темпе-ратуры. Для какой реакции (прямой или обратной) энергия активации имеет б о льшее значение? Определите знак H прямой реакции.

Вариант 8

1. Напишите выражение ЗДМ для реакции:

^2NO(г) ^{+ O}2(г) ^{→ 2NO}2(г)

и определите во сколько раз следует увеличить концентрацию O₂, чтобы при уменьшении концентрации NO в 4 раза скорость реакции не изменилась?

2. Во сколько раз изменится константа скорости реакций:

при увеличении температуры от 30 до 50º С. В случае какой из указанных реак-ций константа скорости изменится в б о льшей степени и почему?

3. Запишите выражение для К_C и К_P реакции:

_2CO ^kпр → _CO +_C.

(г) ← _k 2(г) (т)

обр

Зная, что k _пр > k_обр, определите знак H прямой реакции. В каком направле-

нии сместится равновесие, если: a) уменьшить температуру (P=const); б) увели-чить давление (T=const); в) уменьшить концентрацию СO.

Вариант 9

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

2Fe ₂ O _3(к) → 4Fe _{( к)} + 3O _2(г); 2Ag _{( к)} + Cl _2(г) → 2AgCl _{( к)}.

и определите в случае какой из двух реакций изменится скорость и во сколько раз, если объем системы увеличить в 4 раза.

2. Какова скорость реакции N₂ O_5(г) → N₂ O_4(г) +1/ 2 O_2(г) при 20^° C и концен-трации N ₂ O₅, равной 0, 016 моль/л, если известны энергия активации

E _a =102 кДж/моль и предэкспоненциальный множитель А =10¹³.

3. В каком направлении сместится равновесие в системе A + B← → 2AB при

повышении давления в 2 раза и одновременном понижении температуры на

20^° C, если температурный коэффициент прямой и обратной реакций соответст-венно равны 3 и 2? Для какой реакции (прямой или обратной) энергия активации имеет б о льшее значение? Определите знак H прямой реакции.

Вариант 10

1 Напишите выражения ЗДМ для реакций:

a)2S_(к) + 2H₂ O_(г) → O_2(г) + 2H₂S_(г); б)2NOCl_(г) → 2NO_(г) + Cl_2(г).

Как изменится их скорость, если: для реакции (а) увеличить объем в 2 раза; для реакции (б) повысить температуру на 20К (γ =5)?

2. Для реакции SO₂ Cl_2(г) → SO_2(г) + Cl_2(г) константа скорости при 552К равна

0, 6 ⋅ 10^{− 4} л/(моль·с), а при 593К—13, 2 ⋅ 10^{− 4} л/(моль·с). Вычислите энергию акти-вации этой реакции и проверьте для данного примера на основании соответст-вующих расчетов применимость правила Вант-Гоффа.

3. Приведите энергетическую диаграмму для реакции:

б) уменьшения давления (T=const). В каком случае и как изменится (уменьшится или увеличится) значение константы равновесия?

Вариант 11

1. Напишите выражение ЗДМ для реакций:

CaO _{( к)} + 3C _{( к)} → CaC _2(к) + CO _{( г)}; 4Fe _{( к)} + 3O _2(г) → 2Fe ₂ O _3(к).

и определите как надо изменить давление и в какой системе, чтобы скорость ре-акции в ней увеличилась в 27 раз.

2. Во сколько раз изменится константа скорости реакций:

при увеличении температуры от 303 до 323К. В случае какой из указанных реакций константа скорости изменится в большей степени и почему?

3. Константа равновесия реакции CO_(г) + H₂ O_(г) CO_2(г) + H_2(г) при темпера-

туре 927^° C равна 0, 74. Рассчитайте значение К_C этой реакции при 727 ^° C, если равновесные концентрации веществ равны (моль/л): 0, 02 (СО); 0, 64 (H ₂O); 0, 16 (CO₂); 0, 16 (H₂) и установите направление смещения равновесия в системе при

понижении температуры. Какая это реакция экзо – или эндотермическая, каково соотношение энергий активации прямой и обратной реакции в данной системе (для обоснования ответа используйте энергетическую диаграмму реакции)?

Вариант 12

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

^2MgO (к) ^{→ 2Mg} (к) ^{+ O} 2(г) ^{; 3Si} (к) ^{+ 2N} 2(г) ^{→ Si} 3 ^N 4(к)^.

и определите как надо изменить объем и какой системы, чтобы скорость ре-акции в ней увеличилась в 16 раз?

2. Какова скорость реакции C₂ H₅ Br_(г) → C ₂ H_4(г) + HBr_(г) при 400^° C и концен-трации C ₂ H ₅Br, равной 0, 01 моль/л? Энергия активации E_a = 217 кДж/моль и

предэкспоненциоальный множитель А = 7, 2 ⋅ 10¹².

3. Какое значение имеют константы равновесия К_C и К_P реакции:

^2HI(г) ^H2(г) ^{+ I}2(г) ^{− Q}

при 448^° C, если парциальные равновесные давления газов при этой темпера-

туре составляют: P(HI) = 4, 05 ⋅ 10³ Па; P(H₂) = 7, 52 ⋅ 10⁴ Па; P(I₂) = 4, 36 ⋅ 10² Па?

Как повлияет на выход иода в системе: а) повышение температуры; б) умень-шение давления; в) введение катализатора? В каком случае и как (уменьшит-ся или увеличится) значение константы равновесия?

Вариант 13

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

1)MnO_2(к) + 4HCl _{( г)} → MnCl _2(к) + Cl _2(г) + 2H ₂ O_{( г)}; 2)CO_{( г)} + H ₂ O_{( г)} → CO_2(г) +H _2(г).

Как надо изменить давление в системах, чтобы скорость первой реакции уве-личилась в 16 раз, а скорость второй — в 25 раз?

2. Для реакции 2N₂ O_5(г) → 2N₂ O_4(г) + O_2(г) константа скорости при 288К рав-на 0, 475 ⋅ 10^{− 3} л/(моль·мин), а при 298К— 0, 203 ⋅ 10^{− 2} л/(моль·мин). Вычислите

энергию активации этой реакции и проверьте для данного примера на основании соответствующих расчетов применимость правила Вант-Гоффа.

3. В каком направлении сместится равновесие в системе AB A + B, если увеличить давление в системе в 2 раза и одновременно понизить температуру на

20^° C, если температурный коэффициент прямой и обратной реакций соответст-венно равен 2, 7 и 3, 3? Для какой реакции (прямой или обратной) энергия актива-ции имеет б о льшее значение? Определите знак H прямой реакции.

Вариант 14

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

a)Fe₂ O_3(к) +3C_(к) → 2Fe_(к) +3CO_(г); б)2NO_2(г) → 2NO_(г) + O_2(г).

Как надо изменить для реакции (а) температуру (γ = 3), для реакции (б) дав-ление, чтобы скорость этих реакций увеличилась в 9 раз. Ответ подтвердите расчетами.

2. Во сколько раз изменится константа скорости реакций:

При увеличении температуры от 305 до 325К. В случае какой из указанных реакций константа скорости изменится в б о льшей степени и почему?

3. Запишите выражение для К_C и К_P реакции:

_FeCl ^kпр → _Fe +_Cl.

2(т) ← _k (т) 2(г)

обр

Зная, что k _пр < k_обр, определите знак H прямой реакции. Как изменится концентрация Cl₂, если: a) повысить температуру (P=const); б) уменьшить дав-

ление (T=const)? В каком случае и как изменится (уменьшится или увеличится) значение константы равновесия?

Вариант 15

1. Скорость реакции C₂ H_4(г) + H_2(г) → C₂ H_6(г) уменьшилась в 36 раз. Исходя

из ЗДМ рассчитайте, во сколько раз уменьшилась концентрация реагирующих веществ по сравнению с первоначальной.

2. Для некоторой реакции константа скорости при 10^° C равна 1, 08 ⋅ 10 ^{− 4} c^{− 1}, а при 60^° C — 5, 484 ⋅ 10 ^{− 2} c^{− 1}. Вычислите энергию активации этой реакции и про-верьте для данного примера на основании соответствующих расчетов примени-мость правила Вант-Гоффа.

3. Приведите энергетическую диаграмму для реакции:

_2ZnS + _3O ^kпр → _2ZnO + _2SO,

(т) 2(г) ← _k (т) 2(г)

обр

если известно, что k _пр > k_обр.Определите знак H прямой реакции. Запишите выражение для K_C. Как повлияет повышение температуры и давления на сме-

щение равновесия и численное значение K_C.

Вариант 16

1. Напишите выражения ЗДМ для реакций:

a)2Mg _{( к)} + O _2(г) → 2MgO _{( к)}; б)2NO _{( г)} + Cl _2(г) → 2NOCl _{( г)}.

Как надо изменить для реакции (а) объем системы, для реакции (б) температуру (γ = 2), чтобы скорость этих реакций увеличилась в 8 раз. Ответ подтвердите расчетами.

2. Какова скорость реакции N₂ O_4(г) → 2NO_2(г) при 250º С и концентрации N ₂ O₄, равной 0, 025 моль/л, если известны E _a = 58, 52 кДж/моль и предэкспонен-циальный множитель А =10¹⁵.

3. Определите численное значение константы равновесия K_P для реакции

2ZnS_(т) +3O_2(г) 2ZnO_(т) + 2SO_2(г),

если общее давление в системе 1атм, а парциальное давление кислорода P_O2 = 0, 26 атм. Какая это реакция экзо – или эндотермическая, если с повышени-

ем температуры значение K_P уменьшилось. Какие условия будут способство-вать большему выходу SO₂ по этой реакции. Ответ обосновать.

Вопросы для тестового контроля знаний

· А. Вопросы с одним правильным ответом

Выберите один правильный ответ или закончите утверждение.

1. Какая величина в выражении ЗДМ указывает на зависимость скорости ре-акции от природы реагирующих веществ?

а) концентрации исходных веществ; б) константа скорости; в) концентрации продуктов реакции;

г) стехиометрический коэффициент.

2. Какая из систем является гетерогенной?

а) 2NO + O ₂ 2NO ₂.

б) N ₂ O ₄ 2NO ₂.

в) 2H ₂ O 2H ₂ + O ₂.

г) CaCO ₃ CaO+CO ₂.

3. При каких концентрациях (моль/л) водорода и кислорода скорость прямой реакции 2H ₂ + O ₂ 2H ₂O. численно равна константе скорости?

а) 0, 5 и 4. б) 0, 2 и 1. в) 1 и 1.

г) 0, 5 и 2.

4. Скорость каких реакций увеличивается с ростом температуры? а) любых; б) экзотермических;

в) эндотермических; г) с большей энергией активации.

5. Увеличение скорости реакции с повышением температуры вызывается...

а) увеличением средней кинетической энергии молекул; б) возрастанием числа активных молекул; в) ростом числа столкновений; г) изменением пространственной ориентации.

6. Если константа скорости одной реакции (k') больше константы скорости второй реакции (k''), то какое соотношение между энергиями активации этих реакций правильно?

а) E _a ' > E _a ''; б) E _a ' = E _a ''; в) E _a ' < E _a '';

г) нельзя определить.

7. Как изменится скорость реакции 2NO + O ₂ → 2NO₂, если объем реакцион-

ного сосуда увеличить в 2 раза? а) уменьшится в 4 раза; б) уменьшится в 8 раз; в) возрастет в 4 раза; в) возрастет в 8 раз.

8. При 20⁰С константа скорости некоторой реакции равна 10^{− 4} мин^-1, а при 50⁰С – 8 ⋅ 10^{− 4} мин^-1. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции?

а) 2; б) 3; в) 4; г) 5.

9. Какое утверждение справедливо для обратимой реакции

2NO + O₂ 2NO₂ в момент установления равновесия?

а) υ _пр = υ _об ≠ 0; б) υ _пр = υ _об = 0;

в) всегда 2C_NO = C_O2;

г) всегда C_NO = C_NO2.

10. В каком случае равновесные концентрации исходных веществ минимальны, если сис-

11. Константа равновесия реакции 4HCl+O ₂ 2H ₂O+2Cl₂ при некоторой температуре равна 0, 3. Как можно изменить численное значение константы?

а) изменить температуру; б) изменить исходную концентрацию кислорода;

в) изменить равновесную концентрацию хлора; г) изменить равновесные концентрации исходных веществ.

12. Диоксид азота NO₂ окрашен в бурый цвет, его димер N ₂ O₄ бесцветен.

Предскажите, как будет меняться окраска смеси газов при одновременном по-вышении температуры и понижении давления в системе 2NO ₂ N ₂ O ₄, H< 0:

а) окраска усилится; б) смесь газов обесцветится; в) окраска не изменится;

г) окраска станет менее интенсивной.

14. Обратимая реакция протекает в газовой фазе и в уравнении прямой реак-ции сумма стехиометрических коэффициентов больше, чем в уравнении обрат-ной. Как будет влиять на равновесие в этой системе повышение давления?

а) равновесие смещается влево; б) равновесие не нарушается; в) равновесие смещается вправо; г) нельзя определить.

15. Смещается ли равновесие реакции 2SO₂ + O₂ 2SO₃, H ⁰ = − 192 кДж

при повышении температуры? а) равновесие не нарушается; б) смещается влево; в) смещается вправо; г) нельзя определить.

16. В водном растворе хлорида меди (II) имеет место равновесие

Положение равновесия при низкой концентрации ионов Cl⁻ соответствует области существования исходных веществ; раствор окрашен в голубой цвет. Как изменится окраска раствора при введении соляной кислоты HCl?

а) раствор станет зеленым; б) интенсивность голубой окраски увеличится; в) раствор не изменит окраски; г) раствор обесцветится.

· Б. Вопросы с множественными ответами “верно-неверно”

Для каждого вопроса или незаконченного утверждения дается 4 ответа, из которых могут быть правильными один, два, три или все.

1. Скорость химических реакций зависит от: а) температуры; б) природы реагирующих веществ; в) концентрации;

г) присутствия катализатора.

2. Математическое выражение ЗДМ для реакции

MnO_2(к) + 4HCl_(г) → MnCl_2(к) + Cl_2(г) + 2H₂O имеет вид: а) υ = kC⁴_HCl;

б) υ = kC _{MnO 2} C⁴_HCl;

в) υ = kP_HCl⁴; г) υ = k.

3. Какие из перечисленных воздействий приведут к изменению константы скорости реакции?

а) изменение давления; б) изменение температуры;

в) изменение объема реакционного сосуда; г) введение в систему катализатора.

4. Чем объясняется повышение скорости реакции при введении в систему ка-тализатора?

а) уменьшением энергии активации; б) увеличением средней кинетической энергии молекул; в) возрастанием числа столкновений; г) ростом числа активных молекул.

5. Какой формулой выражается правило Вант-Гоффа, определяющее зависи-мость скорости реакции от температуры?

6. Энергия активации необходима молекулам для: а) преодоления энергетического барьера реакций;

б) ослабления химических связей; в) преодоления отталкивания между электронами при сближении частиц;

г) изменения пространственной ориентации.

7. Какие из приведенных выражений соответствуют математической записи уравнения Аррениуса?

8. Обратимые реакции – это реакции: а) идущие с выделением энергии;

б) идущие одновременно в двух противоположных направлениях; в) любые; г) идущие с поглощением энергии.

9. Какое утверждение справедливо для обратимой реакции

^FeO(к) ^{+ CO}(г) ^Fe(к) ^{+ CO}2(г)

в момент установления равновесия?

а) υ _пр = υ _об = 0;

б) K_C = C_{CO 2} / C_CO;

в) υ _пр = υ _об ≠ 0;

г) K_P = P_{CO 2} / P_CO.

10. Константа равновесия не зависит от: а) температуры; б) концентрации реагирующих веществ;

в) присутствия катализатора; г) давления.

11. По значению констант равновесия для перечисленных ниже систем опре-делите, в каком случае реакция протекает наиболее полно.

12. Укажите прямую реакцию, скорость которой увеличится с повышением

температуры в меньшей степени по сравнению с обратной.

г) H_2(г) + J _2(г) 2HJ_(г) + Q.

13. В каких случаях можно однозначно сказать, в каком направлении смеща-ется равновесие в следующих системах при одновременном увеличении темпе-ратуры и давления?

14. Если объем закрытого реакционного сосуда, в котором установилось рав-новесие 2SO ₂ + O ₂ 2SO₃, уменьшить в 2 раза, то:

а) скорости прямой и обратной реакций останутся одинаковыми; б) скорость прямой реакции станет в 2 раза больше скорости обратной; в) равновесие не сместится; г) равновесие сместится вправо.

15. В каких случаях можно однозначно сказать, в каком направлении смеща-ется равновесие в следующих системах при одновременном уменьшении темпе-ратуры и повышении давления?

16. В каких процессах, для которых указано направление смещения равнове-