LISTA 7. Równowaga chemiczna. Równowagi w fazie gazowej

LISTA 7. Równowaga chemiczna. Równowagi w fazie gazowej. Obliczanie
składów i stężeń równowagowych dla reakcji w fazie gazowej. Obliczanie
stałej równowagi reakcji w fazie gazowej.
Uwaga: należy stosować formalizm standaryzowanych
równowagi (tj. niezależnych od jednostek ciśnienia i stężeń).
stałych
Literatura:
1. W. Ufnalski, Podstawy obliczeń chemicznych z programami
komputerowymi, WNT Warszawa 1999
2. L. Jones, P. Atkins, “Chemia ogólna”, PWN Warszawa 2004, 2010
1. Zmieszano 2,0 mol chloru i 1,0 mol wody. W temperaturze 600 C w stanie
równowagi reakcji:
2 H2O(g) + 2 Cl2(g)  4 HCl(g) + O2(g)
układ zawierał 1,6 mol chlorowodoru. Oblicz skład mieszaniny równowagowej
w procentach wagowych, objętościowych, stałą równowagi Kx oraz stopień
przereagowania chloru.
(Odp. Kx = 13,4, (Cl2) = 40%)
2. Stała równowagi reakcji H2(g) + I2(g)  2 HI(g) ma w pewnej temperaturze
3
wartość 50. Do zbiornika o pojemności 1 dm wprowadzono 4 mole wodoru
oraz pewną ilość jodu. Po ustaleniu stanu równowagi stwierdzono, że
stężenie wodoru zmniejszyło się dwukrotnie. Oblicz początkową liczbę moli
jodu. (Odp. 2,16 mol)
3. W temperaturze 407 K dla reakcji N2O4(g)  2 NO2(g) wartość stałej
3
równowagi Kc wynosi 2,00. Do naczynia o pojemności 1 dm wprowadzono po
1 molu N2O4 i NO2 i ogrzano do temperatury 407 K. Oblicz stężenia
składników w stanie równowagi, ciśnienie w zbiorniku oraz gęstość
mieszaniny. (Odp. [N2O4] = 0,849 M, [NO2] = 1.302 M, p = 7,3 Mpa, d = 138
3
g/dm )
5. Sporządzono mieszaninę azotu i wodoru w stosunku molowym 1 : 3. Po
osiągnięciu stanu równowagi reakcji:
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
w temperaturze 300 C i pod ciśnieniem całkowitym 30 atm procent
objętościowy amoniaku w mieszaninie równowagowej wynosił 17,8%. Oblicz
-4
wartość stałej równowagi Kp tej reakcji. (Odp. Kp = 7,210 )
6. W temperaturze 1120K stężeniowa stała równowagi reakcji
2NO2(g)  2NO(g) + O2(g)
wynosi Kc = 3,16. W reaktorze o stałej objętości ogrzewano w 1120 K czysty
dwutlenek azotu. Po osiągnięciu równowagi stężenie równowagowe NO 2 było
3
równe 1,00 mol/dm . Oblicz stężenie początkowe NO2 oraz stężenia
równowagowe NO i O2.
3
3
(Odp. [NO2]pocz. = 2,85 mol/dm ; [NO]równ. = 1,85 mol/dm ; [O2]równ. = 0,92
3
mol/dm )
3
7. W zbiorniku o objętości 1 dm znajduje się w stanie równowagi mieszanina
gazowa, zawierająca 2 mole butanu i 5 moli izobutanu. Oblicz stałą
równowagi reakcji butan(g)  izobutan(g). Jaki będzie skład mieszaniny, jeśli
do zbiornika wprowadzone zostaną dodatkowo 2 mole butanu i układ
ponownie osiągnie stan równowagi? (Odp. Kc = Kx = Kp = 2,5; 2,57 mol butanu
i 6,43 mol izobutanu)
8 Stała równowagi reakcji 2 C(g)  B(g) + 2 A(g) ma wartość Kc = 0,06. Do
3
zbiornika o pojemności 1 dm wprowadzono pewną ilość substratu C. Po
ustaleniu stanu równowagi układ zawierał 3 mole A. Oblicz równowagowe i
początkowe stężenie związku C.
4. Stała równowagi reakcji biegnącej w fazie gazowej A + B  2C wynosi 4,0.
3
W zbiorniku o pojemności 1 dm zmieszano 1 mol substratu A i 2 mole B i
pozostawiono do ustalenia się równowagi. Jaki procent związku B
przereagował? (Odp. 33,3%)
1