Тесты

Тесты на тему Гомогенное химическое равновесие

Работа добавлена на сайт bukvasha.ru: 2014-08-18
Гомогенное химическое равновесие
Контрольная работа
Вариант№1
1.                      Рассчитайте сродство (-ΔrGt) железа к кислороду воздуха, Po2=2,0266*104Па при 1000К, если константа равновесия реакции 2Fe+ O2  2FeO при этой температуре равна 2,450*1020 Па-1 .
2.                      Константа равновесия реакции H2+I2  2HI при 717К равна 46,7. Определите кол-во разложившегося HI при нагревании 1моль HI при 717К.
3.                      Вычислите при температуре 298К константу равновесия реакции CO+0,5O2=CO2 по стандартной энергии Гиббса.
Критерии оценивания
Данная к/р оценивается в 45 баллов. №1-10 баллов, №2-15 баллов, №3-20 баллов.
Наиболее характерные ошибки:
- использование неправильных размерностей величин;
- ошибки при выводе ур-ния Кс реакции;
- неправильное решение квадратного ур-ния и использование его отрицательных корней (для нахождения кол-ва моль прореагировавшего в-ва);
- ошибки при счёте;
- использование неверных справочных значений(необходимо  использовать величины, выраженные в Дж/моль, Дж/моль*К или кДж/моль);
- следует учесть, что энтальпия реакции образования простых веществ равна 0;
- для расчета стандартной энергии Гиббса необходимо значение энтропии реакции перевести в кДж/моль;
- если реакция проводится в стандартных условиях, то необходимо использовать PO=0,101Мпа=101,3кПа.
Решение задач
№1.
2Fe+ O2  2FeO
ΔG=-RTlnKp+RTПі(Pνіі исх.)
ΔG=-8,314*1000ln(2,450*1020)+8,314*1000ln(2,0266*104)= -390324-82447=-472,77 кДж/моль.
Ответ. (-ΔrGt)=472,77 кДж/моль.
№2
2HI  H2+I2
                                                    исх.                1моль         0  0
                                Реак.       2х         х  х
                                Равн.            1-2х               х    х
Кс=
46,7x2=1-4x+4x2
42,7x2+4x-1=0
D=186,8
x1=  (моль)
2x=0,227 (моль)
Ответ. Разложилось 0,227 моль HI.

№3



Все необходимые значения станд.  для CO2 , O2  и CO берутся из справочника физико-химических величин.

ΔV-приращение числа молей во время реакции.
  Для реакции  CO+0,5O2=CO2
ΔV=1-(1+0,5)= -0,5

Ответ.

Индивидуальное задание
Вариант№5
1. По значениям изобарных потенциалов в справочнике [M.] определите константу равновесия при температуре 298К для реакции:

2. При окислении SO2 в SO3 в газовой фазе установилось хим. равновесие:

Как будет влиять на это равновесие увеличение давления и добавление азота, не участвующего в реакции? Ответ дать на основании термодинамич. соотнош. И пользуясь принципом Ле-Шателье.
3. Если нагреть 0,746 кг йода и 0,0162 кг водорода в закрытом сосуде ёмкостью    1 м3 до 693К, то при достижении равновесия образуется 0,721 кг йодистого водорода. Сколько йодистого водорода получится, если к исходной смеси добавить 0,1 кг йода и 0,005 кг водорода?
4. Процесс получения водяного газа идёт по ур-нию . При 1000К конст. равновесия равна 1,45. Какой состав должна иметь исходная смесь, сост. из водяного пара и СО, чтобы при 1000К равновесная смесь содержала по объёму 25%СО2 и 25%Н2 ?
5. При Т=1396К и Р=1,0133*105 н/м2 степень диссоциации водяного пара на водород и кислород равна 0,567*10-4 , а степень диссоциации двуокиси углерода на окись углерода и кислород при тех же условиях -1,551*10-4. Определить на основании этих данных состав водяного газа, образующегося при указанной температуре из  равных объёмов окиси углерода и водяного пара.
6. При температуре 1500К и давлении 0,1013 МПа степень диссоциации водяного пара =1,9*10-4. Выразить для реакции горения водорода  константу равновесия Кр через степень диссоциации водяного пара и вычислить Кр при 1500К.
7. Для реакции  определите Кр при 600К, если при 298К константа равновесия этой реакции равна 1,0*105.
Справочник [M.] –краткий справочник физико-химических величин. под ред. К.П.Мищенко и А.А.Равдия, М.,Госхимиздат, 1967г.
Критерии оценивания
Данное индивидуальное задание оценивается в 110 баллов.
№1,2 -10 баллов;
№4,6 -15 баллов;
№3,5,7 -20 баллов;
Наиболее характерные ошибки:
- использование неверных справочных данных;
- ошибки при выводе ур-ния Кс и Кр для исследованной реакции;
- ошибки при вычислении равновесной концентрации вещества;
- использование неверных корней квадратного уравнения(полученное значение корней квадратного уравнения необходимо сопоставлять с условием задачи, чтобы не получить отрицательные значения концентраций);
- ошибки при счёте;
- при расчёте по уравнению реакции необходимо учитывать коэффициенты, стоящие перед веществом;
- необходимо все единицы измерения выражать в СИ (как например, парциальное давление газов в н/м2);
- нужно использовать значения температуры процесса в К для расчёта ;
- ошибки могут быть при неверной трактовке уравнения Менделеева-Клапейрона (следует учесть число моль-n);
-следует отличать равновесные и неравновесные процессы и учитывать правильность их написания;
- справочные данные должны соответствовать необходимому в-ву, которое указано в условии задачи;
- ошибки также возникают при переводе моль в кмоль, кал в Дж.
Решение задач
 №1
 В справочнике физико-химических величин [M.], находим значения :
Реакция
Знач. *10-6, Дж/кмоль

-1577,46
-370,62
-3094,00
Используя уравнение:

Δn- изменение числа молей газообразного конечного и начального продуктов реакции.
Кр и парц. давления выражены в н/м2.
и ур-ние  определим значение  реакции:


Ответ.lg Kp=55,87.
№2
В данной реакции ΔV=2-3=-1, поэтому выражение для Кх примет вид:

  Из уравнения видно, что с увеличением давления р увеличивается константа равновесия Кх, поскольку Кр не зависит от давления. Увеличение Кх произойдёт за счёт увеличения числителя и за счёт уменьшения знаменателя. При отсутствии инертной примеси азота равна сумме молей веществ в равновесной смеси, которая при смещении равновесия изменяется незначительно, поэтому числитель увеличивается в основном за счёт увеличения ; одновременно должны уменьшатся  и  в знаменателе. Отсюда делаем вывод, что с ростом давления р в равновесной системе кол-во SO3  возрастает, равновесие сдвинется вправо, выход серного ангидрида увеличится. С увеличением кол-ва азота увеличивается сумма , что влечёт за собой уменьшение . Равновесие сдвинется влево, выход SO3  уменьшится.
   Принципа смещения равновесия Ле Шателье приводит с к следующим качественным выводам. Т.к. реакция образования  SO3  из SO2  и O2 идёт с уменьшением объёма, то при увеличении давления, т.е. при сжатии реагирующей смеси, процессом ослабляющим сжатие, будет процесс, приводящий к уменьшению числа молекул в реагирующей смеси. Таким образом, при увеличении давлении реакция сдвинется слева на право и выход SO3 возрастёт.
  Увеличение содержания азота при постоянном общем давлении ведёт к разбавлению реагирующей смеси, что равноценно уменьшению давления при отсутствии азота, т.е. приведёт к сдвигу равновесия справа налево, выход то равноценно уменьшению давления при отсутствии азота,  ведёт к разбавлению реагирующей смесию числа молекул в реагирующей с SO3 уменьшится.
№3
Реакция протекает по уравнению:
H2+I2  2HI
  Константа равновесия этой реакции может быть выражена уравнением:

  Для определения величины константы равновесия необходимо определить состав равновесной газовой смеси.
  H2 и I2   реагируют с образованием HI, то в равновесной смеси исходное кол-во будет меньше, чем в исходной.
   Исходная концентрация  H2 и I2 :

Конц. получ. HI в равновесной смеси:
 
Реакция протекает при постоянном давлении, тогда:
H2+I2  2HI
                                      1кмоль  1кмоль   2кмоль   
                                                 (2,82кмоль  2,82 кмоль 5,64 кмоль)*10-3
След., в равновесной смеси останется:

Данные вещества находятся в V=1м3, поэтому
 
Используя полученные концентрации, определим константу равновесия:

 При добавлении к исх. смеси 0,100кг I2  и 0,005 кг H2 установ. равнов., но Кс не изменится. Обозначим новую равновесную конц.  [HI]=x, тогда равнов. конц. [I2 ] и [H2 ] будут равны:

Получим уравнение:

 Х1 не имеет физ.смысла, т.к.конц.  H2 и I2    будут иметь отрицательные значения.След., . Т.к. V=1м3, тогда
       
Ответ.
№4
Напишем содержание компонентов в процентах в равновесной смеси:

Для рассматриваемой реакции
Подставим  содержание веществ (в молях) в выражение для константы равновесия:

откуда

т.к. в ходе реакции число молей в системе не меняется. Исключая из этих уравнений , получим уравнение:

Его решение даёт два действительных корня: . Это означает, что в исходной смеси СО(г) по объёму может быть 36,1 или 63,9% и, соответственно, Н2О(г) 63,9 или 36,1%.
№5
Реакция образования водяного пара протекает по уравнению:

Константа равновесия равна:

Диссоциация двуокиси углерода:
2CO+O2=2CO2

Диссоциация водяного пара:

Равновесная концентрация кислорода в данных реакциях одинакова, тогда:

Выразим константу равновесия реакции диссоциации воды и двуокиси углерода через общее давление и степень диссоциации:

По условию начальные об. конц. воды и укиси углерода равны 50об.%, обозначим конц. образ. Н2 и СО2 в сост. равновесия x об.%, получим:
                                            
Состав водяного газа имеет вид:

Ответ. 15,95 об.%
№6
Напишем равновесные числа молей реагентов, выраженные через степень диссоциации  :

n0 –начальное количество (число молей) водяного пара.
Константа равновесия этой реакции будет выражаться уравнением:

Выразим парциальные давления реагентов через общее давление Р, общее число молей  и степень диссоциации . Находим:

Парциальные давления реагентов вычисляются по уравнению :

Таким образом,
Т.к.  можно считать  и , поэтому

Для обратной реакции, т.е для реакции горения водорода при 1500К, получим:

    Ответ.
№7
Зависимость теплового эффекта от температуры опред. законом Кирхгоффа:

По справочнику [M] находим зависимость теплоёмкости веществ от температуры
Вещество
Зависимость теплоёмкости от температуры, Дж/кмоль*град





44,14
9,04
-
-8,54

29,10
-0,84
-
-

27,63
5,02
-
-

30,12
11,30
2,01
-


                                    
По уравнению находим Кр при 600К:

Ответ.

Тест
В вопросах 1-10 необходимо выбрать правильный ответ (он может быть только один).
1. При наступлении состояния химического равновесия протекают следующие процессы:
а) число молекул веществ, составляющих химическую систему увеличивается во времени при неизменных внешних условиях;
б) число молекул веществ, составляющих химическую систему остаётся постоянным во времени при неизменных внешних условиях;
в) число молекул веществ, составляющих химическую систему, уменьшается во времени при неизменных внешних условиях.
2. Для реакции:    протекающей в изобарно-изотермических условиях, общее выражение для изменения энергии Гиббса имеет вид:

3. Для состояния химического равновесия характерно:

4. Уравнение изотермы химической реакции имеет вид:

5. Для реакции:
  Константа равновесия, выраженная через парциальные давления газов, записывается так:

6. Какое из выражений соответствует уравнению изобары химической реакции:

7. Стандартная константа равновесия связана с константой равновесия Кр соотношением:


8. Для реакции в газовой фазе, протекающей без изменения числа молей (Δν=0) характерно:

9. Связь между Кр и Кс химической реакции выражается уравнением:

10. В общем виде Кх для реакции:  можно выразить так:

Правильные ответы:
№ вопроса
Ответ
1.
б)
2.
в)
3.
в)
4.
г)
5.
г)
6.
в)
7.
б)
8.
в)
9.
а)
10.
б)
Каждый правильный ответ на один вопрос оценивается в 1 балл. В результате, ответив на 10 вопросов, можно получить 10 баллов.
 
В вопросах 11-20 необходимо установить соответствие. (например 1б, 2а,3г)-верный ответ может быть только один.
11. Из уравнения изотермы химической реакции  видно, что  величина и знак энергии Гиббса реакции зависят от Пр’ и Кр ( при Р=const, T=const), как:
1.ΔG<0
2. ΔG=0
3. ΔG>0

12. Для данных реакций укажите соответствующие им константы равновесия Кс:    
  
13. Определите зависимость между значением энергии Гиббса реакции и характером  протекающего процесса:
1.ΔG<0                                                     а) реакция достигла состояния
2. ΔG=0                                                    равновесия;
3. ΔG>0                                                    б) процесс необратимый
                                                                    самопроизвольный;
                                                                    в) процесс необратимый
                                                                    несамопроизвольный
14. Определите изменение числа молей (Δν) для следующих реакций:
                                           
                                                   
                                                                        
15. Для реакции :  константа равновесия равна , то при увеличении давления будут наблюдаться следующие процессы:
1.Δν>0                                                              а) Кх уменьшается
2.Δν<0                                                              б) Кх не изменяется
3.Δν=0                                                              в) Кх увеличивается
16. Определите Кх для реакции в идеальной и реальной газовой смеси:                                                                                      
                                                           
а) идеальная газовая смесь
б) реальная газовая смесь
17. Из приведённых уравнений выберите то, которое является изотермой, изохорой, изобарой химической реакции:
1. уравнение изохоры                                          
химической реакции
2. уравнение изобары
химической реакции
3. уравнение изотермы
  химической реакции
18. Для данных уравнений реакции в смеси идеальных газов определите соотношение между значениями стандартной энергией Гиббса:

19. Укажите верное выражение для Кх, Кс и Кm при рассмотрении равновесия химической реакции в идеальном растворе:
                                                                         

 20. Установите, как будет влиять тепловой эффект реакции на константу и состояние равновесия химической реакции:

а) константа равновесия не изменится, и состояние равновесия останется неизменным;
б) равновесие сдвинется в сторону исходных веществ;
в) константа равновесия увеличится, и равновесие сдвинется вправо.
Правильные ответы
№ вопроса
ответ
11.
1б2в3а
12.
1б2в3а
13.
1б2а3в
14.
1в2а3б
15.
1а2в3б
16.
1б2а
17.
1б2в3а
18.
1б2а
19
1в2а3б
20.
1в2б3а
Каждый правильный ответ на 1 вопрос оценивается в 1 балл. Ответив на 10 вопросов можно получить 10 баллов. Если в ответе одна половина соответствия букв и цифр верна, а другая нет, то такой ответ не учитывается и оценивается в 0 баллов.
В вопросах 21-30 пропущено слово-ответ, его необходимо записать (ввести) в правильном числе и падеже.
21.

1. Реферат Основы управления в таможенных органах 3
2. Реферат Импрессионизм 4
3. Реферат на тему Rembrandt And His Pupils The Leiden Years
4. Контрольная работа История Внешней политики Петра I
5. Курсовая на тему Консолидированная финансовая отчетность
6. Контрольная работа на тему Развитие уголовного права в Новейшее время
7. Реферат на тему Toast Essay Research Paper email thebizzhotmailcomToast
8. Реферат на тему Stock Market Rally Essay Research Paper Wow
9. Реферат Исаакиевский собор, история его создания
10. Научная работа Соляні промисли Донеччини в XVII-XVIII століттях