termodynamika, kinetyka, równowaga.pdf

Kinetyka i równowaga chemiczna,

termodynamika

Arkusz zawiera 20 zadań. Za ich rozwiązanie można otrzymać maksymalnie

47 punktów. Czas pracy – 120 minut.

1. (1 p.) Napisz, jaki wpływ na stan równowagi reakcji chemicznej ma dodanie katalizatora.

....................................................................................................................................................................................

2. (4 p.) Dla reakcji CO + Cl 2 → COCl 2 równanie kinetyczne ma postać: v = k · [CO] · [Cl 2 ] 1/2 . Określ

rząd reakcji, cząsteczkowość reakcji oraz oblicz, jak zmieni się jej szybkość, jeżeli stężenie chloru zwięk-

szy się czterokrotnie.

Rząd reakcji ......................................................... Cząsteczkowość reakcji ...........................................................

....................................................................................................................................................................................

3. (4 p.) Wykonując odpowiednie obliczenia, ustal na podstawie podanej energii wiązań szacunkową

wartość entalpii całkowitego uwodornienia propynu.

C—C E = 338 kJ · mol −1

H—H E = 432 kJ · mol −1

C—H E = 412 kJ · mol −1

C C E = 830 kJ · mol −1

....................................................................................................................................................................................

Określ, czy ta reakcja jest endo- czy egzotermiczna. ....................................................................................

4. (1 p.) Iloczyn rozpuszczalności węglanu baru w temperaturze 18°C wynosi 0,81 · 10 −8 . Stężenie jonów

Ba 2+ w nasyconym roztworze tej substancji wynosi:

a) 8,1 · 10 −2 mol · dm -3 c) 0,9 · 10 −4 mol · dm -3

b) 0,2 · 10 −2 mol · dm -3 d) 0,81 · 10 −8 mol · dm -3

5. (3 p.) . Reakcja rozkładu metanu na acetylen i wodór przebiega według równania:

2CH 4  C 2 H 2 + 3H 2

Reakcja ta, prowadzona w fazie gazowej w temperaturze 1500 K i w stałej objętości, osiągnęła stan równowagi

przy następujących stężeniach reagentów: [CH 4 ] = 1,1 mol · dm −3 , [C 2 H 2 ] = 0,5 mol · dm −3 , [H 2 ] = 1,5 mol · dm −3 .

Zapisz wzór na stałą równowagi reakcji, oblicz jej wartość oraz początkowe stężenie metanu.

....................................................................................................................................................................................

—

Kinetyka i równowaga chemiczna, termodynamika 41

....................................................................................................................................................................................

6. (1 p.) Wskaż równanie reakcji, której stan równowagi pod wpływem zmniejszenia ciśnienia przesunie się

w prawo.

a) 2CO (g) + O 2(g)  2CO 2(g)

c) N 2 O 4(g)  2NO 2(g)

b) H 2(g) + Cl 2(g)  2HCl (g)

d) C (s) + O 2(g)  CO 2(g)

....................

Informacja do zadania 7

C C o

7. (4 p.) Reakcja bromoetanu z zasadą sodową w środowisku wodnym jest reakcją drugiego rzędu. War-

tość stałej szybkości tej reakcji w temperaturze 25°C wynosi 8,6 · 10 −5 dm 3 · mol −1 · s −1 . Zapisz w formie

jonowej skróconej równanie reakcji bromoetanu z zasadą oraz jej równanie kinetyczne. Oblicz stężenie

bromoetanu po 3,5 godzinach przebiegu tej reakcji, jeżeli początkowe stężenie bromoetanu wynosiło

0,2 mol · dm −3 .

....................................................................................................................................................................................

8. (3 p.) Podaj, jak na wydajność podanych reakcji wpłynie podwyższenie temperatury, a jak podwyższe-

nie ciśnienia.

1) 2H 2(g) + O 2(g)  2H 2 O (g) ΔH = – 484 kJ

2) C 3 H 6 O (g) + 4O 2(g)  3CO 2(g) + 3H 2 O (g) ΔH = –1790 kJ

3) PCl 5(s)  PCl 3(c) + Cl 2(g) ΔH = 92,6 kJ

Podwyższenie temperatury

Podwyższenie ciśnienia

Zależność stężenia substratu od czasu przebiegu reakcji dla reakcji zerowego rzędu przedstawia wzór

C = C 0 − k · t . Dla reakcji pierwszego rzędu wzór ten ma postać: C = C 0 · e −kt ; czyli C = C 0 · 2,718 −kt ,

a dla reakcji drugiego rzędu: 1 = 1 + k · t .

42 Testy

9. (1 p.) Wskaż prawidłowe stwierdzenie:

a) Entalpia jest miarą uporządkowania układu.

b) Entalpia układu spada, gdy przybiega w nim reakcja egzotermiczna.

c) Energia wewnętrzna układu wzrasta, gdy układ wykonuje pracę na otoczeniu.

d) Układ zamknięty to taki, w którym nie następuje wymiana masy i energii z otoczeniem.

10. (2 p.) Oblicz entalpię reakcji: N 2 + O 2 → 2NO, wiedząc, że entalpia reakcji

N 2 + 2O 2 → 2NO 2 wynosi 68,4 kJ, a entalpia reakcji 2NO + O 2 → 2NO 2 wynosi −114,1 kJ.

....................................................................................................................................................................................

11. (4 p.) Oblicz rozpuszczalność TlCl w wodzie w temperaturze 20°C. Iloczyn rozpuszczalności tego

związku w podanej temperaturze wynosi 10 −4 . Przyjmij gęstość roztworu równą 1 g · cm −3 . Rozpuszczal-

ność wyraź w g/100 g H 2 O.

....................................................................................................................................................................................

12. (2 p.) Oblicz stałą równowagi reakcji CO (g) + 2H 2(g) → CH 3 OH (g) , przebiegającej w temperaturze

400 K. Stężenia równowagowe substancji biorących udział w reakcji wynoszą:

[CO] = 0,4 mol · dm –3 , [H 2 ] = 0,8 mol · dm –3 , [CH 3 OH] = 0,5 mol · dm –3 .

....................................................................................................................................................................................

Kinetyka i równowaga chemiczna, termodynamika 43

Informacja do zadania 13 i 14

Entropia, jedna z funkcji stanu, oznaczana S , jest uważana za miarę nieuporządkowania układu. Im

wyższa entropia, tym nieuporządkowanie większe. Zmianę entropii układu po zajściu procesu ﬁ zyczne-

go lub reakcji chemicznej można obliczyć, odejmując od sumy wartości entropii wszystkich produktów

sumę entropii wszystkich substratów, z uwzględnieniem liczby moli.

13. (3 p.) Korzystając z tabeli wartości entropii standardowej, oblicz zmianę standardowej entropii ukła-

du podczas otrzymywania 1 mola bromku sodu z pierwiastków.

Substancja

S 0 [J · mol −1 · K −1 ]

51,3

Br 2

152,2

NaBr

86,93

....................................................................................................................................................................................

14. (2 p.) Podaj, jak zmieni się entropia lodu po jego stopieniu (wzrośnie, zmaleje czy nie zmieni się).

Odpowiedź uzasadnij. .............................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................

15. (5 p.) Zmieszano 100 cm 3 roztworu AgNO 3 o stężeniu 0,002 mol · dm –3 z 100 cm 3 roztworu K 2 CrO 4

o stężeniu 0,002 mol · dm –3 . Oblicz, czy w tej temperaturze wytrąci się osad Ag 2 CrO 4 . Iloczyn rozpusz-

czalności Ag 2 CrO 4 w temperaturze 25°C wynosi 4 · 10 −12 . Zapisz równanie reakcji.

....................................................................................................................................................................................

16. (2 p.) Wymień dwa sposoby zwiększenia wydajności następującej reakcji:

2NO (g) + O 2(g) → 2NO 2(g) ∆H = −114,1 kJ

....................................................................................................................................................................................

17. (1 p.) Wraz ze wzrostem temperatury iloczyn rozpuszczalności z reguły:

a) nie zmienia się

b) maleje

c) wzrasta

d) nie można tego określić

44 Testy

18. (1 p.) Korzystając z tablicy wartości stałych dysocjacji K a dla kwasów chlorowego(III) i azotowego(III),

wybierz kwas o większej mocy. Podaj jego nazwę.

....................................................................................................................................................................................

19. (1 p.) Podaj, ile wyniesie entalpia reakcji rozkładu 1 mola tlenku rtęci(II), jeżeli entalpia tworzenia

tego związku ∆H = −90,78 kJ · mol −1 .

....................................................................................................................................................................................

20. (2 p.) Przedstawione na rysunku doświadczenie przeprowadzono z roztworami wodnymi podanych

substancji. Określ, w której probówce reakcja zajdzie szybciej. Odpowiedź uzasadnij.

HCl

Pb(NO 3 ) 2

Na 2 S 2 O 3

....................................................................................................................................................................................

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: