В сосудах одинакового объема проводят реакции

0,44) = 0,06 моль/л, [B] = (0,7-0,44) = 0,26 моль/л, [C] = 0,88
моль/л.
Взаимосвязь изменения энергии Гиббса реакции
и константы равновесия
5.2.12. Рассчитайте энергию Гиббса реакции 2SO2(г) + O2(г) ⇄
2SO3(г) при 950 К, если константа равновесия, выраженная
через молярные концентрации реагирующих веществ, равна
83,88.
Решение. Взаимосвязь ΔG0 и К реакции передается уравнени-
ем ΔG0 = -RT·lnK, или ΔG0 = – 2,303·RT·lgK.
ΔG0 = -2,303·8.314·950·lg83,88 = -2,303·8,314·950·1,9236 = –
34989,9 Дж = -34,99 кДж.
Вычисление равновесных концентраций реагирующих
веществ после смещения равновесия
5.2.13. Химическое равновесие реакции CO2(г)+ H2(г) ⇄ CO(г) +
H2O(г) установилось при следующих концентрациях реагиру-
ющих веществ(моль/л): [CO2]1 = 7, [H2]1 = 5, [CO]1 = 10,
[H2O]1 = 14. Равновесие системы было нарушено из-за умень-
шения концентрации воды до 11 моль/л. Вычислите, какими
стали новые равновесные концентрации всех реагирующих
веществ после сдвига равновесия.
Решение. Из условия задачи видно, что при уменьшении кон-
центрации воды равновесие системы сместилось в сторону
прямой реакции. Смещение равновесия системы вызвало
уменьшение концентраций оксида углерода(IV) и водорода и
увеличение концентраций оксида углерода(II) и воды. Все ве-
щества в данной реакции реагируют в одинаковом соотноше-
нии, поэтому изменение концентраций всех реагирующих ве-
ществ обозначим через x моль/л.
После смещения равновесия новые равновесные концентра-
ции реагирующих веществ оказались равными (моль/л):
[CO2]2 = (7-x), [H2]2 = (5-x), [CO]2 = (10+x), [H2O]2 = (11+x).
Константа равновесия данной реакции равна
К = {[CO][H2O]}/{[CO2][H2O]} = 4,0.
Используя значение константы равновесия, получаем:
4.0 = (10+x)(11+x)/(7-x)(5-x), 140 – 48x + x2 = 110 + 21x + x2,
x2 – 23x + 10 = 0, x1,2 = 11,5 ± {(11,5)2-10}1/2. x1 = 22,56, x2 =
0,44.
Первое значение x отбрасываем, так как уменьшение концен-
траций углекислого газа и водорода не может быть бóльшим,

61

чем исходные концентрации этих веществ. Искомое значение:
x = 0,44 моль/л.
После смещения равновесия новые равновесные концентра-
ции реагирующих веществ стали следующими (моль/л):
[CO2]2 = 7-0,44 = 6,56, [H2]2 = 5-0,44 = 4,56,
[CO]2 = 10+0,44 = 10,44, [H2O]2 = 11+0,44 = 11,44.

5.3. Упражнения и задачи для самостоятельной работы

5.3.1. В трех закрытых сосудах одинакового объема проводят неза-
висимо друг от друга реакции. Через 1 минуту после начала
реакции в первом сосуде получено 21,9 г HCl, во втором сосу-
де получено 24,3 г HBr, а в третьем сосуде получено 25,6 г HI.
В каком сосуде реакция протекает с наибольшей скоростью?
5.3.2. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции
2CO(г) + O2(г) ⇄ 2CO2(г),
если при постоянной температуре уменьшить давление газо-
вой смеси в 4 раза?
5.3.3. Реакция при температуре 40оС протекает за 180 с. Темпера-
турный коэффициент реакции равен 3. В течение какого вре-
мени завершится эта реакция при 60оС?
5.3.4. Концентрации оксида азота(II) и кислорода, образующих ок-
сид азота(IV), равны и составляли 2 моль/л. Как изменится
скорость реакции, если концентрацию оксида азота(II) увели-
чить в два раза, а концентрацию кислорода уменьшить в два
раза? Ответ представьте в виде отношения скорости после из-
менения концентрации к первоначальному значению.
5.3.5. При охлаждении реакционной смеси с 50оС до 20оС скорость
химической реакции уменьшилась в 27 раз. Вычислите темпе-
ратурный коэффициент этой реакции.
5.3.6. Начальная концентрация исходных веществ в системе
CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl2(г)
была равна: 0,30 моль/л оксида углерода(II) и 0,20 моль/л хло-
ра. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции, если
концентрацию оксида углерода(II) повысить до 0,90 моль/л, а
концентрацию хлора до 1,00 моль/л?
5.3.7. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции
2A(г) + B(г) ⇄ A2B(г),
если концентрацию вещества A увеличить в три раза, а кон-
центрацию вещества B уменьшить в три раза?

62

5.3.8. На сколько градусов нужно увеличить температуру, чтобы
скорость реакции возросла в 27 раз? Температурный коэффи-
циент реакции равен трем.
5.3.9. Какой реакции соответствует выражение V = k·[O2]:
1) C + O2 = CO2, 2) N2 + O2 = 2NO, 3) 2H2 + O2 = 2H2O?
5.3.10. Как и по какой причине катализатор изменит скорость реак-
ции? Укажите гомогенный катализ:
1) SO2(г) + O2(г) V → SO3(г),
2
5O

2) SO2(г) + O2(г) → → SO3(г).
NO

5.3.11. Укажите правильное выражение скорости для реакции:
2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3.
1) V = k·[Cr] ·[Cl2]3, 2) V = k·[3Cl2],
2

3) V = k·[2Cr]·[3Cl2], 4) V = k·[Cl2]3.
5.3.12. Концентрации водорода и кислорода, образующих воду, рав-
ны и составляют 3 моль/л. Как изменится скорость реакции,
если концентрацию водорода уменьшить в два раза, а концен-
трацию кислорода увеличить в два раза? Ответ представьте в
виде отношения скорости после изменения концентраций к
первоначальному значению.
5.3.13. В каком случае скорость реакции будет зависеть от концен-
трации обоих взаимодействующих веществ:
1) C + O2 → CO, 2) CO + O2 → CO2, 3) CO2+ C → CO?
5.3.14. Реакция при температуре 60oC протекает за 0,6 с. Температур-
ный коэффициент реакции равен 3. В течение какого времени
завершится эта реакция при 40oC?
5.3.15. Катализ гомогенный и гетерогенный. К какому каталитиче-
скому процессу следует отнести реакцию
2H2O2 MnO → 2H2O + O2?

2

5.3.16. Вычислите энергию активации реакции разложения оксида
азота(IV): 2NO2 ⇄ 2NO + O2, если константы скорости этой
реакции при 600 и 640 К соответственно равны 83,9 и 407,0
л·моль-1·с-1.
5.3.17. Период полураспада 45Ca составляет 163 дня. Через сколько
дней активность препарата 45CaCO3 уменьшится в 8 раз?
5.3.18. Период полураспада равен 8 часам. Через какое время оста-
нется 25 % исходного вещества?
5.3.19. Константы скорости реакции первого порядка при 303 и 308 К
соответственно равны 2,2·10‾3 и 4,1·10‾3 мин-1. Рассчитайте
энергию активации этой реакции и время, в течение которого
эта реакция завершится на 75% при 308 К.
5.3.20. Энергия активации реакции разложения оксида азота(V)

63

N2O5 ⇄ N2O4 + 1/2O2
равна 103,5 кДж/моль. Константа скорости этой реакции при
298 К равна 2,03·10‾3 с-1. Вычислите константу скорости этой
реакции при 288 К.
5.3.21. Константы скорости реакции омыления пропилового эфира
уксусной кислоты щелочью при 283 и 293 К соответственно
равны 2,15 и 4,23 л·моль-1·мин-1. Найдите энергию активации
этой реакции. Каков общий порядок данной реакции?
5.3.22. Вычислите энергию активации и константу скорости реакции
CO(г) + H2O(г) ⇄ CO2(г)+ H2(г)
при 303 К, если константы скорости этой реакции при 288 и
313 К соответственно равны 3,1·10‾4 и 8,15·10‾3 л·моль-1·мин-1.
5.3.23. Энергия активации реакции
2HI(г) ⇄ H2(г)+ I2(г)
равна 186,4 кДж/моль. Рассчитайте константу скорости этой
реакции при 700 К, если константа скорости этой реакции при
450 К составляет 0,942·10-6 л·моль-1·мин-1.
5.3.24. Для какой из приведенных реакций уменьшение давления и
увеличение температуры смещает равновесия в различных
направлениях?
1) CaCO3(т) ⇄ CaO(т) + CO2(г), ΔH>0,
2) CO2(г) + C(т) ⇄ 2CO(г), ΔH>0,
3) 2NO2(г) ⇄ N2O4(г), ΔH <0, 4) 3O2(г) ⇄ 2O3(г), ΔH>0.
5.3.25. Равновесие в реакции, уравнение которой
CH4(г) + 4S(ж) ⇄ 2CS2(г) + 2H2S(г), ΔH <0,
сместится влево: 1) при понижении давления, 2) при пониже-
нии температуры, 3) при дополнительном введении серы, 4)
при увеличении концентрации сероводорода.
5.3.26. Для того чтобы максимально сместить равновесие реакции,
уравнение которой
PCl3(г) + Сl2(г) ⇄ PCl5(г), ΔH <0,
в сторону образования хлорида фосфора(V), необходимо:
1) увеличить давление и увеличить температуру, 2) увеличить
давление и уменьшить температуру, 3) уменьшить давление и
уменьшить температуру, 4) уменьшить давление и увеличить
температуру.
5.3.27. В каком направлении сместится равновесие в обратимом про-
цессе, уравнение которого
2FeCl3(р-р) + 2KI(р-р) ⇄ 2FeCl2(р-р) + 2KCl(р-р) + I2(р-р),
64

если увеличить концентрацию хлорида железа(III)?
1) сместится вправо, 2) сместится влево, 3) не сместится.
5.3.28. Система, в которой повышение давления и повышение
температуры приведут к смещению равновесия в
противоположных направлениях,:
1) CO2(г) + C(т) ⇄ 2CO(г), ΔH>0,
2) I2(г) + 5CO2(г) ⇄ I2O5(т) + 5CO(г), ΔH>0,
3) N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г), ΔH>0,
4) HC≡CH(г) + 2H2(г) ⇄ CH3−CH3(г), ΔH<0.
5.3.29. Система,в которой повышение давления не вызовет смещение
равновесия,:
1) 2NF3(г) + 3H2(г) ⇄ 6HF(г) + N2(г),
2) С(т) + 2N2O(г) ⇄ CO2 (г) + 2N2(г),
3) 3Fe2O3(т) + H2(г) ⇄ 2Fe3O4(т) + H2O(г),
4) 2ZnS(т) + 3O2(г) ⇄ 2ZnO(т) + 2SO2(г).
5.3.30. Для какой реакции и увеличение давления, и уменьшение
температуры смещают равновесие в одном и том же направ-
лении?
1) 2HI(г) ⇄ H2(г) + I2(г), ΔH<0,
2) CO2(г) + C(т) ⇄ 2CO(г), ΔH>0,
3) 2Fe(т) + 3H2O(г) ⇄ Fe2O3(т) + 3H2(г), ΔH<0,
4) N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г), ΔH>0.
5.3.31. В какой реакции изменение давления не оказывает влияния на
положение равновесия?
1) SO2(г) + Cl2(г) ⇄ SO2Cl2(г), 2) 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г),
3) SO2(г) + H2O(ж) ⇄ H2SO3(р-р),
4) 3Fe2O3 (т) + CO(г) ⇄ 2Fe3O4(т) + CO2(г).
5.3.32. Для каких процессов уменьшение объема и понижение темпе-
ратуры одновременно смещают равновесие в одном направле-
нии?
1) CO2(г) + C(т) ⇄ 2CO(г), ΔH>0,
2) 2CO(г) + O2(г) ⇄ 2CO2(г), ΔH<0,
3) 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г), ΔH<0,
4) N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г), ΔH<0.

65

5.3.33. При одновременном понижении давления и температуры для
реакции С(т) + 2N2O(г) ⇄ CO2 (г) + 2N2(г), ΔH<0 выход про-
дуктов реакции:
1) уменьшится, 2) увеличится, 3) не изменится.
5.3.34. Как сместить равновесие реакции
2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г), ΔH= -198 кДж
в сторону образования оксида серы(VI)?
1) повысить температуру, 2) понизить температуру,
3) понизить давление, 4) ввести катализатор.
5.3.35. Для каких из указанных реакций уменьшение объема сосуда, в
котором происходит реакция, приведет к смещению равнове-
сия в том же направлении, что и понижение температуры?
1) H2(г) + S(ж) ⇄ H2S(г), ΔH <0,
2) CO2(г) + C(т) ⇄ 2CO(г), ΔH>0,
3) N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г), ΔH<0,
4) 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г), ΔH<0,
5) N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г), ΔH>0.
5.3.36. Реакция дегидрирования углеводородов – эндотермический
процесс. Как сместить равновесие реакции
C4H10(г) ⇄ C4H6(г) + 2H2(г)
в сторону образования C4H6?
1) понизить температуру, 2) повысить температуру,
3) повысить давление, 4) понизить давление,
5) ввести катализатор, 6) уменьшить концентрацию водорода.
5.3.37. Как сместить равновесие реакции
N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г), ΔH<0
в сторону образования аммиака?
1) понизить температуру, 2) повысить температуру,
3) увеличить концентрацию азота,
4) увеличить концентрацию аммиака, 5) ввести катализатор.
5.3.38. Для каких из приведенных ниже реакций повышение темпера-
туры и понижение давления одновременно смещает химиче-
ское равновесие влево?
1) PCl3(г) + Сl2(г) ⇄ PCl5(т), ΔH <0,
2) H2(г) + Сl2(г) ⇄2HCl(г), ΔH <0,
3) CO(г) + H2O(г) ⇄ CO2(г ) + H2(г) , H>0,
4) 2CO(г) + O2(г) ⇄ 2CO2(г), ΔH<0,
66

5) N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г), ΔH>0.
5.3.39. В состоянии равновесия реакции 2SO2(г) + O2(г) ⇄ 2SO3(г)
концентрации кислорода и оксида серы(VI) соответственно
равны (моль/л) 0,4 и 0,8. Учитывая, что начальная концентра-
ция оксида серы(VI) рана нулю, определите начальную кон-
центрацию кислорода (моль/л).
5.3.40. В реагирующей системе, схема которой
А(г) + 2В(г) ⇄ С(г) + 3Д(г),
исходные концентрации вещества А – 3 моль/л, вещества В –
4 моль/л, а равновесная концентрация вещества С – 1,5 моль/л.
Вычислите константу равновесия.
5.3.41. Вычислите константу равновесия и начальную концентрацию
хлора в системе CO(г) + Cl2(г) ⇄ COCl2(г), если равновесные
концентрации [Сl2] = 0,3 моль/л, [CO] = 0,3 моль/л, [COCl2] =
1,5 моль/л.
5.3.42. В реакторе объемом 10 л содержится 5,0 г водорода, 11,2 г
этилена и 150 г этана. Рассчитайте константу равновесия
H2(г) + C2H4(г) ⇄ C2H6(г),
выраженную через молярные концентрации реагентов.
5.3.43. Смешали по 2 моль пропионовой кислоты и метанола, доба-
вили 1 мл концентрированной серной кислоты в качестве ка-
тализатора. После установления равновесия в системе оказа-
лось 0,94 моль пропионовой кислоты. Какова константа рав-
новесия реакции при данной температуре?
5.3.44. В равновесной системе H2(г) + I2(г) ⇄ 2HI(г) при 400 К кон-
центрации веществ составляют (моль/л): водорода 0,17, йода
0,08, йодоводорода 1,77. Вычислите константу равновесия при
данной температуре.
5.3.45. При нагревании протекает реакция SO2Cl2(г) ⇄ SO2(г) + Cl2(г).
При некоторой температуре из 1 моль SO2Cl2, находящегося в
закрытом сосуде емкостью 20 л, разлагается 0,5 моль. Опреде-
лите константу равновесия при этой температуре.
5.3.46. Исходные концентрации оксида углерода(II) и паров воды со-
ответственно равны 0,08 моль/л. Вычислите равновесные кон-
центрации оксида углерода(II), воды, водорода в системе
CO(г) + H2O(г) ⇄ CO2(г ) + H2(г),
если равновесная концентрация оксида углерода(IV) оказалась
равной 0.05 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реак-
ции.
67

5.3.47. В колбе объемом 2 л содержатся 6,0 г оксида азота(II), 4,6 г
оксида азота(IV) и кислород. Вещества находятся в равнове-
сии. Константа равновесия 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г), выра-
женная через молярные концентрации реагентов, равна 10.
Найдите массу кислорода.
5.3.48. При нагревании оксида азота(IV) в закрытом сосуде до неко-
торой температуры равновесие реакции 2NO2(г) ⇄ 2NO(г) +
O2(г)
установилось при концентрации оксида азота(IV), равной 0,8
моль/л, оксида азота(II) – 2,2 моль/л, кислорода – 1,1 моль/л.
Вычислите константу равновесия для этой температуры и ис-
ходную концентрацию оксида азота(IV).
5.3.49. Рассчитайте константу равновесия реакции PCl5(г) ⇄ PCl3(г)
+ Сl2(г) при 500 К, если к моменту наступления равновесия
прореагировало 54 % хлорида фосфора(V), а его исходная
концентрация была равна 1,0 моль/л.
5.3.50. Исходная была равна 1,0 моль/л.концентрация каждого из ве-
ществ в смеси составляет 2,5 моль/л. После установления рав-
новесия концентрация вещества С оказалась равной 3 моль/л.
Вычислите константу равновесия реакции
А(г) + В(г) ⇄ С(г) + D(г).
5.3.51. Константа равновесия реакции N2(г) + 3H2(г) ⇄ 2NH3(г) при
673 К равна 0,1. Равновесные концентрации (моль/л) водорода
0,6 и аммиака 0,18. Вычислите начальную и равновесную
концентрацию азота.
5.3.52. При 713 К константа равновесия диссоциации йодоводорода
К = ([H2]·[I2])/[HI]2 равна 1/64. Найдите количества веществ
водорода, йода и йодоводорода в состоянии равновесия, если
вначале было взято 2 моль йодоводорода. Объем сосуда, в ко-
тором происходит реакция, равен 5 л.
5.3.53. При температуре 700 К в системе 2H2(г) + S2(г) ⇄ 2H2S(г)
установились следующие равновесные концентрации веществ:
[H2] = 0,36 моль/л, [S2] = 0,233 моль/л, [H2S] = 0,452 моль/л.
Вычислите константу равновесия в данных условиях.
5.3.54. Химическое равновесие реакции
А(г) + В(г) ⇄ С(г) + D(г)
установилось при следующих концентрациях веществ
(моль/л):[A] = 18,0, [B] = 16,0, [C] = 12,0, [D] = 24,0. Концен-
трацию вещества С понизили на 12 моль/л, в результате чего

68

сместилось равновесие системы. Определите новые равновес-
ные концентрации реагирующих веществ.
5.3.55. Химическое равновесие реакции COCl2(г) ⇄ CO(г) + Cl2(г)
установилось при концентрациях реагирующих веществ
(моль/л): [COCl2] = 10,0, [CO] = 2,0, [Cl2] = 4,0. В равновесную
систему добавили хлор в количестве 4 моль/л. Определите но-
вые равновесные концентрации реагирующих веществ после
смещения равновесия.
5.3.56. Равновесные концентрации веществ, участвующих в реакции
CH3COOH(г) + C2H5OH(г) ⇄ CH3COOC2H5 (г)+ H2O(г),
равны (моль/л): [CH3COOH] = 0,02, [C2H5OH] = 0,32,
[CH3COOC2H5] = 0,08, [H2O] = 0,08. Какими стали равновес-
ные концентрации после смещения равновесия вследствие
увеличения концентрации этанола в 4 раза?
5.3.57. Величина ΔG0 298 образования аммиака равна -16,64 кДж/моль.
Вычислите константу равновесия реакции N2(г)+ 3H2(г) ⇄
2NH3(г) для данной температуры.
5.3.58. Вычислите константу равновесия реакции 2NO(г) + Cl2(г) ⇄
2NOCl(г) при 298 К по следующим данным:

Вещество NO(г) Cl2(г) NOCl(г)
ΔH0298, кДж/моль 90,37 0 53,55
S0298, Дж/(моль·К) 210,62 223,0 263,6

5.3.59. В сосуд емкостью 10 литров при некоторой температуре по-
местили 0,5 моль оксида азота(IV). К моменту наступления
равновесия 80 % его разложилось на азот и кислород, Рассчи-
тайте константу равновесия и определите, как изменилось
давление в сосуде.
5.3.60. В слабокислом растворе пероксид водорода H2O2 и
тиосульфат –ионы S2O32‾ реагируют по уравнению H2O2 +
2S2O32‾ + 2H+ → 2H2O + S4O62‾. В области pH от 4 до 6
скорость реакции не зависит от pH. При температуре 25 0С, pH
5 и начальных концентрациях C(H2O2) = 0,0368 моль/л и
C(S2O32‾) = 0,0204 моль/л была обнаружена следующая
зависимость концентрации тиосульфат-ионов от времени (см.
табл. и рис.):

69

t, мин 16 36 43 52
C(S2O3 ‾) = 1·10 , 10,3 5,18 4,16 3,13
2 3

моль/л
1/C(S2O32‾), 97,09 193,0 240,4 319,5
моль/л

Определите: 1) порядок реакции; 2) константу скорости реак-
ции; 3) количество тиосульфат-ионов, оставшихся в растворе
через один час, если при сохранении прочих условий концен-
трацию пероксида водорода увеличить в два раза.
1/C(S2O32-), моль/л
300

200

100
t, c
0 1000 2000 3000

5.3.61. Вещество A смешивают с эквимолярным количеством веще-
ства B. Через один час прореагировало 75% вещества A. а)
Рассчитайте константу скорости реакции, полагая, порядок
реакции равным 1) 0, 2) 1, 3) 2; б). Какая часть вещества A
прореагирует за два часа, если порядок реакции равен 1) 0, 2)
1, 3) 2?
5.3.62. Константа равновесия диссоциации фтороводорода в водном
растворе (25 0С)
HFр-р ⇄ H+р-р + F‾р-р , Ka = ([H+]·[F‾])/[HF] = 8·10‾4 моль/л.
Константа скорости элементарной реакции
H+р-р + F‾р-р → HFр-р, k = 1·1011 л/моль·с.
Полагая механизм реакции простейшим, вычислите константу
скорости диссоциации
HFр-р → H+р-р + F-р-р.
5.3.63. Скорость реакции в растворе
30C2H5OH + B10H14 ⇄ 10B(OC2H5)3 + 22H2
описывается уравнением d(C2H5OH)/dt = k·[C2H5OH]·[B10H14].
Каков порядок этой реакции?
5.3.64. Кинетическое уравнение реакции в растворе
BrO3‾ + 5Br- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O
имеет вид:
70