W reaktorze o pojemności 1 dm3 umieszczono 2 mole wodoru oraz 3 mole tlenu i zainicjowano reakcję, która przebiegła zgodnie z równaniem 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) Równanie kinetyczne tej reakcji: v = 0,15·[H2]2[O2]
Po 5s reakcji stężenie wodoru wynosiło 0,2mol/dm3.
Oblicz stężenie tlenu i i tlenku wodoru oraz szybkość reakcji w 5 sekundzie od rozpoczęcia reakcji.
Stężenie tlenu: ..........................
Stężenie tlenku wodoru ..............
Szybkość reakcji: ......................
Określ rzędowość reakcji ..............
[O2] = 2,1 mol/dm3 [H2O] = 1,8 mol/dm3 v=0,0126 mol·dm−3·s−1 Rzędowość: 3 _____________________ H2 O2 H2O Początkowe: 2 3 0 Zmiana: -2x -x +2x Równowagowe: 2-2x 3-x 2x
2-2x=0,2 ⇒ x=0,9
[O2] = 3-x = 3-0,9 = 2,1 mol/dm3 [H2O] = 2x = 2 · 0,9 = 1,8 mol/dm3
v=0,15 · 0,22 · 2,1 = 0,0126 mol · dm−3 · s−1
Na wykresie przedstawiono zależność stężenia w czasie przebiegu reakcji zachodzącej wg równania 2 NO2(g) → 2 NO(g) + O2(g)
Określ, po jakim czasie ustaliła się równowaga w układzie i oblicz stałą równowagi.
Czas: ...........
Stała równowagi: ..................
po 5 sekundach
K = [NO]2·[O2] / [NO2]2 = 62·3 / 22 = 27
W reaktorze przebiega reakcja zgodnie z równaniem C2H2(g) + H2(g) → C2H4(g) równanie kinetyczne tej reakcji: v = k·[C2H2]·[H2], k = 0,2 dm3·mol–1·s–1. Początkowe stężenia wynosiły: [C2H2] = 0,4 mol·dm–3, [H2] = 0,5 mol·dm–3. Oblicz szybkość reakcji w momencie, w którym stężenie molowe C2H2 zmalało do połowy jego początkowej wartości.
Odp. 1,2·10–2 mol·dm–3·s–1 ______________________________________
C2H2(g) + H2(g) → C2H4(g) 0,4 0,5 -x -x 0,4-x 0,5-x 0,4-x= 0,2 ⇒ [C2H2]=0,2 0,4-x= 0,2 ⇒ x=0,2 ⇒ 0,5-0,2= 0,3 ⇒ [H2]=0,3
v = 0,2·0,2·0,3 = 1,2·10–2 mol·dm–3·s–1
Do reaktora o objętości 1dm3 wprowadzono 10 moli NO i pewną ilość Cl2. Po pewnym czasie przereagowało 40% NO i ustalił się stan równowagi opisany równaniem 2NO(g)+Cl2(g), ⇌ 2NOCl(g) . gdzie K=2 Oblicz, ile moli Cl2, wprowadzono do układu.
Odp. 2,2 mola _________________
40% z 10 = 4 mole NO przereagowało
K = [NOCl]2 / [NO]2·[Cl2] 2 =42 / (62 · (x-2)) ⇒ x=2,2
Do reaktora o objętości 1dm3 wprowadzono 3 mole azotu i 8 moli wodoru a następnie przeprowadzono reakcję, w wyniku której powstał amoniak.
Oblicz, jak zmieniła się szybkość reakcji, gdy w reaktorze stwierdzono 4 mole amoniaku. W równaniu kinetycznym przyjmij wykładniki potęg równe współczynnikom stechiometrycznym.
Zmalała 192 razy ________________________________________
N2 + 3H2 → 2NH3
Początkowo 3mole 8 moli 0 moli Zmiana -x moli -3x moli +2x moli Równowaga 3-x 8-3x 2x
2x=4 ⇒ x=2
[N2]1=3 [H2]1=8 v1 = k · [N2]1 · [H2]13 = 3 · 83 = 1536
[N2]2=3-x=1 [H2]2=8-3x=2 v2 = k · [N2]2 · [H2]23 = 1 · 23 = 8
v2 /v1 = 8/1536 = 1/192
Reakcja zachodzi wg równania 2SO2 + O2 → 2SO3. Równanie kinetyczne dla tej reakcji: v = k[SO2]2[O2]. Początkowe stężenia wynoszą: C0 SO2 = 5mol/dm3, C0 O2 = 6mol/dm3. Po czasie t stężenie O2 zmniejszyło się o 1 mol/dm3. Oblicz, jak zmieniła się szybkość reakcji po czasie t.
Szybkość reakcji zmalała około 3,3 razy. _________________________________ C0SO2 = 5mol/dm3, C0 O2 = 6mol/dm3 v = k[SO2]2[O2]. v1 = k∙52·6 ; v1 = k·150 2SO2 + O2 → SO3 stężenia molowe:
x=1 [SO2]=5-2x=5-2·1=3 mol/dm3 [O2]=6-x=6-1=5 mol/dm3
v2 = k·32·5 v2 = 45 k v2/v1 = 45k /150k= 1/3,3 Szybkość reakcji zmalała około 3,3 razy.
Do reaktora o pojemności 1 dm3 wprowadzono wodór i azot a następnie zainicjowano reakcję przebiegającą wg równania N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 Początkowe stężenia wynosiły [H2]= 5 mol·dm−3 i [N2] = 3 mol·dm−3. Po przereagowaniu 90% początkowej ilości wodoru ustalił się stan równowagi.
Oblicz stężenia wszystkich reagentów po osiągnięciu stanu równowagi.
[H2]=0,5 mol/dm3 [N2]=1,5 mol/dm3 [NH3]=3 mol/dm3 ___________________
−3x=0,90·5 ⇒ x=1,5
[H2]=5-3x = 0,5 mol/dm3 [N2]=2-x = 1,5 mol/dm3 [NH3]=2x =3 mol/dm3
W reaktorze umieszczono mieszaninę zawierającą tlenek siarki(IV) o stężeniu 2 mol/dm3 i tlen o stężeniu 1mol/dm3 i przeprowdzono reakcję zgodną z równaniem 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) Po ustaleniu stanu równowagi stwierdzono, tlenek siarki (IV) przereagował w 90% .
Oblicz stężeniową stałą równowagi.
Kc = 810 _____________________________ 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) P 2 1 0 Z -1,8 -0,9 +1,8 R 0,2 0,1 1,8
[SO3]2 Kc = ____________ [SO2]2 * [O2]
Do reaktora o objętości 1dm3 wprowadzono 2 mole PCl3(g) , 3 mole Cl2(g) i 6 moli PCl5(g) i zainicjowano reakcję zgodnie z równaniem.
PCl3(g) + Cl2(g) ⇄ PCl5(g) Kc=0,2
Oblicz, o ile moli zmieni się (wzrośnie lub zmaleje) ilość PCl5 w reaktorze po ustaleniu stanu równowagi.
Ilość PCl5 .................... (wzrośnie / zmaleje) o .........
zmaleje o 2 mole __________________________________
Kc = [PCl5] / [PCl3][Cl2] ⇒ 0,2=(6+x)/((2-x)(3-x)) ⇒ x1=-2 x2=12
[PCl5]=6+x=6-2=4 Było 6, jest 4 ⇒ zmaleje o 2 mole
Do reaktor o objętości 1dm3 wprowadzono 3,5 mola tlenku węgla(II), 6 moli pary wodnej i 1,5 mola wodoru i przeprowadzono reakcję zgodnie z równaniem. CO(g) + H2O(g) ⇆ H2(g) + CO2(g) Po ustaleniu się stanu równowagi w temp. T w reaktorze stwierdzono obecność 3 moli wodoru. Oblicz stałą równowagi tej reakcji w temperaturze T.
Odp. K=0,5 ____________________________________________ CO(g) + H2O(g) ⇆ H2(g) + CO2(g)
Początkowe 3,5 6 1,5 0 Zmiana -x -x +x +x Równowagowe 3,5-x 6-x 3 x
1,5+x=3 ⇒ x=1,5 [CO] = 3,5-1,5=2mol/dm3 [H2O] = 6-1,5= 4,5mol/dm3 [H2] =3 [CO2]=1,5mol/dm3
K = [H2][CO2] / [CO][H2O] = 0,5
Do naczynia reakcyjnego o objętości 10dm3 wprowadzono 50 moli CO, 50 moli H2O, 20 moli CO2 i 20 moli H2 a następnie ogrzano do temp. T. Ustala się równowaga zgodnie z równaniem CO + H2O ⇌ CO2 + H2 Oblicz stężenia równowagowe wszystkich regentów, jeśli stała równowagi K = 36.
a) wartość K zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury (jest to reakcja egzotermiczna, równowaga przesuwa się w lewo) b) podwyższenie ciśnienia zmniejszy wydajność reakcji (reakcja zachodzi ze zmniejszeniem objętości) c) wydajność zwiększy się d) szybkość reakcji zwiększy się
Do reaktora o pojemności 1 dm3 wprowadzono CO i O2. Zaszła reakcja wg równania 2CO + O2 ⇌ 2CO2 W stanie równowagi w układzie znajduje się 5 moli CO, 3 mole O2, 4 mole CO2 Oblicz stężenia początkowe CO i O2.
Stężenie początkowe CO: .............. Stężenie początkowe O2: ..............
[CO]= 9 mol/dm3, [O2]= 5 mol/dm3 _____________________________
0+2x=4 ⇒ x=2 Obliczenie początkowych ilości moli a-2x=5 ⇒ a-2·2=5 ⇒ a=9 [mol] ⇒ [CO]= 9 mol/dm3 b-x=3 ⇒ b-2=3 ⇒ b=5 [mol] ⇒ [O2]= 5 mol/dm3
0,6-2x=0,2 ⇒ x=0,2 [NH3] = 0,2 mol/dm3, [N2] = x = 0,2 mol/dm3, [H2] = 3x = 0,6 mol/dm3, Obliczenie Kc Kc = (0,2·0,63) / 0,22 = 1,08
Do reaktora o objętości 1dm3 wprowadzono stechiometryczną ilość tlenku węgla(II) i przeprowadzono reakcję zgodnie z równaniem: 2CO(g) ⇌ C(s) + CO2(g) Po przereagowaniu 25% moli CO ustalił się stan równowagi. Oblicz stałą równowagi układu.
K = 0,11 ________________
Przereagowało 2x=25%·2 mole ⇒ x=0,25 Równowagowa ilość CO: 2-2x = 2-0,5 = 1,5 mola CO
Powstało x = 0,25 mola CO2 Równowagowa ilość CO2: x = 0,25 mola CO2
Kc = [CO2] / [CO]2
Reaktor ma objętość 1 dm3 więc stężenia w stanie równowagi: [CO]=1,5 mol/dm3, [CO2]=0,25 mol/dm3 Kc = [CO2] / [CO]2 = 0,25 / 1,52 ≈ 0,11
W reaktorze o pojemności 0,5dm3 umieszczono 0,2 mole SO3 i 0,5 mola NO i przeprowadzono reakcję i ustalił się stan równowagi zgodnie z równaniem SO3(g) + NO(g) ⇌ SO2(g) + NO2(g)
Oblicz szybkość reakcji po przereagowaniu 20% NO jeśli stała szybkości równa jest 1.
v=0,16 mol·dm-3·s-1 ________________
Po czasie t przereagowało 20% NO czyli 0,2·0,5 mola = 0,1 mola NO zostało 0,5-0,1 = 0,4 mola NO ⇒ [NO]=0,8 mol/dm3 Jeśli przereagowało 0,1 mola NO to przereagowało również 0,1 mola SO3 zostało 0,2-0,1 = 0,1 mola SO3 ⇒ [SO3]=0,2 mol/dm3
v=k·[SO3]·[NO] = 0,2·0,8 = 0,16 mol·dm-3·s-1
