8.2. Stała równowagi reakcji

8.2-1.
W jakim stosunku molowym zmieszano substancje A₂ z substancją. B₂ jeśli do momentu ustalenia się stanu równowagi przereagowało 80% związku A₂ z utworzeniem produktu AB. Stała równowagi tej reakcji wynosi 16.

8.2-2.
Stała równowagi reakcji odwracalnej: CO+H₂O = CO₂ + H₂ w pewnej temperaturze jest równa 1, a stężenia równowagowe CO₂ i H₂O wynoszą odpowiednio 0,04 i 0,03. Ile wynoszą stężenia początkowe CO i H₂O?

8.2-3.
Stała równowagi reakcji: A + B = C + D w temperaturze 298K wynosi 1. Stężenia równowagowe wynoszą odpowiednio: [A]=2, [B]=8, [C]=4, [D]=4. Jak zmieni się stężenie równowagowe substancji D jeżeli do układu wprowadzone zostaną 4 mole substancji A? Założyć, że objętość układu praktycznie nie uległa zmianie i wynosi 1dm³.

8.2-4.
Ułożyć równania wyrażające prawo działania mas dla następujących reakcji przebiegających w fazie gazowej:
2H₂ + O₂ = 2H₂O                                 2CO + O₂ = 2CO₂
H₂ + Cl₂ = 2HCl                                   4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

8.2-5.
Ułożyć równania wyrażające prawo działania mas dla podanych reakcji. Określić wymiar stężeniowej stałej równowagi:
a) C(s) + O₂(g) = CO₂(g)
b) 2SO₂(g) + O₂(g) = 2SO₃(g)
c) A(aq) + 3B(s) = C(aq)
d) 2CH₄(g) + O₂(g) = 2CO(g) + 4H₂(g)

8.2-6.
Obliczyć stałą równowagi chemicznej dla reakcji:
2NO₂ = 2NO + O₂ jeżeli stężenia substancji w stanie równowagi wynoszą: [NO₂]=0,06mol/dm³, [NO]=0,24mol/dm³, [O₂]=0,12mol/dm³.

8.2-7.
Mieszaninę 2,94 mola jodu i 8,1 mola wodoru ogrzewano w temperaturze 721K do osiągnięcia równowagi w fazie gazowej. Stwierdzono, że powstało 5,64 mola jodowodoru. Obliczyć stałą równowagi Kc tworzenia jodowodoru.

8.2-8.
Dla reakcji H₂ + I₂ → 2HI stała szybkości w temperaturze 670K wynosi
3,79^.10^-2 dm³/mol^.s, a stała szybkości reakcji odwrotnej 5,88^.10^-4 dm³/mol^.s. Obliczyć stałą równowagi Kc reakcji: H₂ + I₂ → 2HI.

8.2-9.
W stanie równowagi układu:
N₂ + 3H₂ = 2NH₃
stężenia wynosiły: azotu 3 mol/dm³, wodoru 9 mol/dm³, amoniaku 4 mol/dm³. Obliczyć stężenia wyjściowe wodoru i azotu.

8.2-10.
Równowaga reakcji H₂ + I₂ = 2HI ustaliła się przy następujących stężeniach:
[H₂]=0,25 mol/dm³, [I₂]=0,05 mol/dm³, [HI]=0,9 mol/dm³. Obliczyć wyjściowe stężenia substratów.

8.2-11.
Dwutlenek węgla ulega w wysokiej temperaturze dysocjacji termicznej na tlenek węgla i tlen. Obliczyć procentowy skład objętościowy mieszaniny gazów w stanie równowagi, jeżeli 20% dwutlenku węgla uległo rozkładowi.

8.2-12.
Obliczyć stężenia gazowych reagentów układu FeO + CO = Fe + CO₂ w stanie równowagi, w temperaturze 1300K, jeżeli K_c=0,5, a początkowo stężenia wynosiły:
[CO]=0,5 mola/dm³, [CO₂]=0,1 mol/dm³.

8.2-13.
W jakim stosunku molowym zmieszano dwutlenek węgla z wodorem, jeśli do momentu ustalenia równowagi: CO₂ + H₂ = CO + H₂O K_c=1 (w temp. 1100K) 90% wodoru przereagowało tworząc wodę?

8.2-14.
W pewnych warunkach równowaga reakcji CO + H₂O = H₂ + CO₂ ustaliła się przy następujących stężeniach: [CO]=1mol/dm³, [H₂O](g)=4mole/dm³, [H₂]=[CO₂]=2mole/dm³. Obliczyć kolejno:
1) stałą K_c,
2) wyjściowe stężenia reagentów,
3) stężenia równowagowe składników po trzykrotnym zwiększeniu stężenia CO w stosunku do stężenia początkowego.

8.2-15.
W powietrzu pod wpływem wyładowań elektrycznych w temperaturze 1900K ustala się równowaga: N₂ + O₂ = 2NO, której stała K_c=3,9^.10^-3, Obliczyć procent objętościowy NO w otrzymanej mieszaninie.

8.2-16.
9,2 g mieszaniny równowagowej N2O4 = 2NO2 zajmuje w temperaturze 300K pod normalnym ciśnieniem objętość 2,95 dm3. Obliczyć procent objętościowy NO2 w mieszaninie i stałą równowagi Kc.

8.2-17.
W którą stronę przesunie się równowaga reakcji: 4HCl + O₂ = 2H₂O + 2Cl₂ jeżeli:
1) wprowadzi się tlen
2) wprowadzi się chlor
3) usunie się część HCl
4) usunie się część H₂O?

8.2-18.
Zmieszano 3 mole pewnego chlorowca X₂ z 6 molami wodoru w ustalonym stanie równowagi stwierdzono powstanie 4 moli chlorowcowodoru obok nieprzereagowanych substratów. Oblicz stałą równowagi.

8.2-19.
W temperaturze 390^oC i pod ciśnieniem 1,013^.10⁵ Pa 0,0157 mola ditlenku azotu zajmuje objętość 0,001 m³, przy czym NO₂ dysocjuje częściowo na NO i O₂. Wyznacz stałą równowagi ciśnieniowej i stężeniowej reakcji 2NO+O₂=2NO₂  (rozpatrujemy gaz doskonały)

8.2-20.
W temperaturze 200^oC stała równowagi reakcji odwodornienia alkoholu izopropylowego do acetonu w fazie gazowej wynosi 6,92^.10⁴ Pa. Oblicz stopień dysocjacji alkoholu izopropylowego w temperaturze 200^oC pod ciśnieniem 9,7^.10⁴ Pa przyjmując, że mieszanina gazów spełnia warunki gazu doskonałego.

8.2-21.
Do reakcji estryfikacji wzięto 8 g alkoholu etylowego i 12 g kwasu octowego. Jaki liczby gramów czterech składników będą w równowadze, jeśli stała równowagi osiągnęła w określonej temperaturze wartość 4,5.

8.2-22.
W stanie równowagi reakcji N₂ + 3H₂ = 2NH₃ znaleziono następujące stężenia reagentów: N₂ 0,3 mol/dm³; H₂ 0,9 mol/dm³; NH₃ 0,4 mol/dm³. Obliczyć:
a) stałą równowagi reakcji
b) początkowe stężenia azotu i wodoru

8.2-23.
Fosgen ulega dysocjacji termicznej wg równania reakcji: COCl₂ = CO + Cl₂. W temperaturze 300^oC w naczyniu ustala się ciśnienie równowagowe p=1,906^.10⁵Pa, a gęstość reagentów wynosi 3,3g/dm³. Oblicz stałą dysocjacji fosgenu w tej temperaturze oraz jego stopień dysocjacji.

8.2-24.
Stopień dysocjacji HI w temperaturze 770K wynosi 0,34 pod ciśnieniem 1,013^.10⁵Pa. Obliczyć stałe równowagi K_P dla obu poniższych reakcji:
a) H_2(g) + I_2(g) = 2HI_(g)
b) HI_(g) = 1/2H_2(g) + 1/2I_2(g)

8.2-25.
9,2 g mieszaniny równowagowej N₂O₄ = 2NO₂ zajmuje w temperaturze 300K, pod normalnym ciśnieniem, objętość 2,95dm³. Obliczyć procent objętościowy NO₂ w mieszaninie, oraz stałą równowagi K.

8.2-26.
Mieszaninę złożoną ze 180g kwasu octowego i 230g etanolu poddano reakcji estryfikacji. W stanie równowagi było 220g octanu etylu. Oblicz, ile moli kwasu octowego i ile moli etanolu zawierała mieszanina w stanie równowagi.

8.2-27.
Mieszaninę 15 moli jodu i 30 moli wodoru ogrzewano w temp. 721K, aż do osiągnięcia równowagi w fazie gazowej. Otrzymano 20 moli jodowodoru. Oblicz stałą równowagi reakcji otrzymywania jodowodoru.

8.2-28.
Obliczyć stężenie substancji  B w stanie równowagi jeżeli wartość stałej Kc wynosi 3^.10^‑2, stężenia równowagowe pozostałych substancji wynoszą: [A]=0,5 mol/dm³, [C]=0,2 mol/dm³, [D]=0,1 mol/dm³,a reakcja przebiega w fazie gazowej według równania:
a) A+ B= C+D
b) A+2B=C+D
c) 2A +B=C+D

8.2-29. 
Dla reakcji estryfikacji kwasu octowego z alkoholem metylowym wartość stałej równowagi wynosi K=5,2. Oblicz procent przereagowania substratów w stanie równowagi, jeżeli do reakcji wzięto równomolowe ilości kwasu i alkoholu. W jakim stosunku należy zmieszać substraty, aby wydajność estru w stanie równowagi była nie niższa niż 95% w przeliczeniu na kwas octowy?

8.2-30.
Do fiolki o pojemności 20cm³ wlano 5,0cm³ wody skażonej przez terrorystów. Po ustaleniu równowagi termodynamicznej pomiędzy fazami pobrano 1cm³ powietrza i oznaczono bardzo niezdrowy związek na poziomie 0,18 μg/cm³. Przedmuchując gazem obojętnym, usunięto fazę powietrzną znad wody skażonej. Po doprowadzeniu do stanu równowagi znowu pobrano 1cm³ fazy gazowej i oznaczono bardzo niezdrowy związek na poziomie 0,09 μg/cm³. Jakie było stężenie bardzo niezdrowego związku w wodzie skażonej?

8.2-31.
Pięciochlorek antymonu dysocjuje na trójchlorek i chlor cząsteczkowy. W temp. 206^oC i pod ciśnieniem 101,3 kPa średnia masa reagentów w stanie równowagi wynosi 204,5 g/mol. Obliczyć stopień dysocjacji pięciochlorku antymonu.

8.2-32.
Po ustaleniu się równowagi w układzie, w którym przebiega reakcja syntezy amoniaku w temp. 400^oC pod ciśnieniem 10,13x10⁵ Pa. Cząsteczkowe ciśnienia poszczególnych reagentów wynoszą: p_NH3=39000Pa, p_N2=243500Pa, p_H2=730500Pa. Obliczyć stałą równowagi.

8.2-33.
Ogrzano 0,1 mol jodowodoru do temp 445^oC w naczyniu o pojemności 1L. Stała dysocjacji termicznej jodowodoru w tej temp wynosi 0,02. Obliczyć ciśnienia cząsteczkowe reagentów (p_H2, p_I2, p_HI) [kPa]

8.2-34.
Stopień dysocjacji fosgenu (COCl₂=CO+Cl₂) w temp. 527^oC pod ciśnieniem 101,3 kPa wynosi 0,75. Oblicz stopień dysocjacji, jeżeli do układu reakcyjnego wprowadzono pewną ilość azotu (gaz obojętny), którego ciśnienie cząstkowe wynosiło 20,3 kPa przy niezmiennym ciśnieniu całkowitym.

8.2-35.
Do naczynia wprowadzono 4,00 mola Ar, 3,83 mola SO₂ i 2,84 mola O₂. Po ustaleniu się równowagi w procesie tworzenia SO₃ według reakcji: 2SO₂ +O₂ = 2SO₃ ułamek molowy argonu jest równy 0,4138. Obliczyć stopień przereagowania dwutlenku siarki (wynik podaj w ułamku).

8.2-36.
Stała równowagi K_p dla reakcji I₂ = 2I przebiegającej w temperaturze 1690 K wynosi 6,29. Obliczyć, jaką objętość zajmuje 28,9 g jodu w tej temperaturze pod ciśnieniem 107 kPa. Wynik podać w dm³.

8.2-37.
Próbkę 9,7 mmol Br₂ umieszczono w zamkniętym zbiorniku o pojemności 9,2dm³ i podgrzano do temperatury 1000 K. Stała równowagi procesu Br₂ = 2Br, Kc= 4,7^.10^-7kmol/m³. Podaj stężenie bromu atomowego w stanie równowagi.

8.2-38.
Współczynnik podziału substancji x miedzy H₂O(1) i toluenem określa stosunek stężeń molowych c₂/c₁=77. Ile potrzeba toluenu aby z 220 cm³ wodnego roztworu usunąć 80% wagowych substancji x przez jednorazowe wytracenie.

8.2-39.
Stała równowagi reakcji odwracalnej: CO+H₂O = CO₂ + H₂ w pewnej temperaturze jest równa 1, a stężenia równowagowe CO₂ i H₂O wynoszą odpowiednio 0,04 i 0,03. Ile wynoszą stężenia początkowe CO i H₂O?

8.2-40.
Stała równowagi reakcji estryfikacji
CH₃COOH + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅ +H₂O
w pewnej temperaturze wynosi 4, a stężenia [mol/dm³] równowagowe wynoszą:
kwas-0,1; alkohol-0,4; ester-0,8; woda-0,2
O ile zmieniło się stężenie równowagowe estru po ustaleniu ponownie stanu równowagi, po wprowadzeniu do układu 0,2 molaCH₃COOH , przy założeniu że objętość nie uległa zmianie i wynosi 1 dm³

8.2-41.
Mieszaninę 15 moli jodu i 30 moli wodoru ogrzewano w temperaturze 721K, aż do osiągnięcia równowagi w fazie gazowej. Otrzymano 25 moli jodowodoru. Oblicz stałą równowagi otrzymywania jodowodoru