LISTA 7. Równowaga chemiczna. Równowagi w fazie

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 stałych
równowagi (tj. niezależnych od ciśnienia i stężeń)
3. Sporządzono mieszaninę 1,0 mol wody z czterokrotnym nadmiarem tlenku
węgla(II) oraz 1,0 mol wodoru i pozostawiono w temperaturze 600˚C do
osiągnięcia stanu równowagi reakcji:
CO(g) + H2O(g)
 CO2(g + H2(g)
Stała równowagi tej reakcji Kc = 2,31. Oblicz skład mieszaniny
równowagowej wyrażony liczbą moli jej składników.
(Odp. CO = 3,196 mol; H2O = 0,196 mol; CO2 = 0,804 mol; H2 = 1,804 mol)
Literatura:
1. W. Ufnalski, Podstawy obliczeń chemicznych z programami
komputerowymi, WNT Warszawa 1999 Rozdz. 3.2 – 3.3 str. 55 - 67,
Rozdz. 5.1.3 (100 –105), 5.2.5 (125-130)
2. L. Jones, P. Atkins, “Chemia ogólna”, PWN Warszawa 2004,
Rozdz. 14.1-14.8 (653-675, str. 684-687)
1. Zmieszano 4,0 mol chloru i 2,0 mol wody. W temperaturze 600˚C ◦w stanie
równowagi reakcji
2H2O(g) + 2Cl2(g)  4HCl(g) + O2(g)
układ zawierał 0,75 mol tlenu. Oblicz skład mieszaniny równowagowej w
procentach masowych oraz objętościowych.
(Odp. % H2O = 2,81%; %HCl = 34,22%; %obj.H2O = 7,41%;
%obj.HCl = 44,44%)
2. Zmieszano 1,0 mol wody z czterokrotnym nadmiarem tlenku węgla(II). Po
ogrzaniu do 600˚C i osiągnięciu stanu równowagi reakcji:
CO(g) + H2O(g)
 CO2(g + H2(g)
układ zawierał 0,89 mol wodoru. Oblicz:
a) skład mieszaniny równowagowej w procentach masowych
b) ułamek molowy tlenku węgla(II) w mieszaninie równowagowej
c) stałą równowagi Kc tej reakcji.
(Odp. a. %CO = 66,98%; %H2 = 1,52%; b. xCO = 0,622; c. Kc = 2,31)
4. Do reaktora wprowadzono 8,00 mol Ar i 1,00 mol tlenku siarki(IV) i
stechiometryczną ilość tlenu. Po ogrzaniu reaktora do pewnej temperatury i
pozostawieniu do osiągnięcia stanu równowagi reakcji:
2SO2(g) + O2(g)

2SO3(g
ułamek molowy tlenu w mieszaninie równowagowej wynosił 0,0476.
Oblicz: a) stopień przereagowania tlenku siarki(IV); b) ułamek molowy SO3
w tej mieszaninie.
(Odp. αSO2 = 0,1; xSO3 = 0,0106)
5. Oblicz stała równowagi Kc reakcji
2SO3(g

2SO2(g) + O2(g)
wiedząc, że reakcję prowadzono w tych samych warunkach jak opisane w
zadaniu 2 (p. wyżej), a objętość reaktora wynosiła 10,0 dm3.
(Odp. Kc = 1,25⋅10-3)
6. Do reaktora o pojemności 25,0 dm3 wprowadzono 10,0 mol N2 i 15,0 mol
H2, a następnie ogrzewano do temperatury 700K. W tej temperaturze ustalił
się stan równowagi reakcji
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
Oblicz równowagowe ułamki wagowe azotu i wodoru, równowagowy
ułamek molowy amoniaku oraz stałą równowagi Kc tej reakcji, jeżeli
stopień przereagowania azotu wynosi 12,7%.
(Odp. xN2wag = 0,7885; xH2wag = 0,0722; xNH3 = 0,1131; Kc = 0,330)
1
7. Dla reakcji:
I2(g)  2I(g)
stopień dysocjacji I2 pod ciśnieniem 100,0 kPa w temperaturach 1000K i
2000K wynosi odpowiednio 2,84% i 95,18%. Oblicz wartości stałej
równowagi Kp tej reakcji w podanych temperaturach.
(Odp. 1000K: 3,18⋅10-3; 2000K: 38,02)
8. Oblicz skład mieszaniny gazów w stanie równowagi w reakcji
H2(g) + I2(g)  2HI(g)
jeżeli do reakcji użyto 3,00 mol wodoru, 4,00 mol jodu i 6,00 mol
jodowodoru. Stała równowagi Kc tej reakcji wynosi 50.
(Odp. H2 – 1,00 mol; I2 – 2,00 mol; HI – 10,00 mol)
9. W temperaturze 500K do reaktora o pojemności 1,0 dm3 wprowadzono
1,0 mol PCl5. W tej temperaturze 13,9% PCl5 uległo rozkładowi do PCl3 i
Cl2. Oblicz wartość stałej równowagi Kc tej reakcji w temperaturze 500K,
ciśnienie całkowite panujące w reaktorze w stanie równowagi oraz
stałą równowagi Kp tej reakcji w temperaturze 500K.
(Odp. Kc = 2,24⋅10-2; P = 4,73 MPa; Kp = 0,92)
10. Zmieszano tlenek siarki(IV) ze stechiometryczną ilością tlenu. W stanie
równowagi w temperaturze 850K pod ciśnieniem 100,0 kPa układ zawierał
69,16%obj SO3. Oblicz stałą równowagi Kp reakcji
2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g)
w tej temperaturze. (Odp. Kp = 110)
11. W temperaturze 1120K stężeniowa stała równowagi reakcji
2NO2(g)

2NO(g) + O2(g)
wynosi Kc = 3,16. W reaktorze o stałej objętości ogrzewano w 1120K
czysty dwutlenek azotu. Po osiągnięciu równowagi stężenie równowagowe
NO2 było równe 1,00 mol/dm3. Oblicz stężenie początkowe NO2 oraz
stężenia równowagowe NO i O2.
(Odp. [NO2]pocz. = 2,848 mol/dm3; [NO]równ. = 1,848 mol/dm3;
[O2]równ. = 0,924 mol/dm3)
2