Övningar Jämvikter
Transcription
Övningar Jämvikter
Övningar Jämvikter 1 Tiocyanatjoner, SCN-, och järn(III)joner, Fe3+, reagerar med varandra enligt formeln SCNfärglös + Fe3+ svagt gul ⇌ FeSCN2+ röd Vid ett försök sätter man en liten mängd fast natriumtiocyanat till en jämviktsblandning med ovanstående joner. Vilka två av följande påståenden är korrekta?1 a) b) c) d) e) f) 2 Lösningen blir färglös eller åtminstone ljusare Lösningens färg ändras inte Lösningen blir djupare röd [FeSCN2+] ökar [Fe3+] ökar [SCN-] ändras inte I vilka av följande gasjämvikter gynnas reaktionen åt höger av förhöjt tryck?2 a) N2O4 b) H2 + I2 c) SO2 + Cl2 d) CO + 2H2 e) C2H4 + H2 3 ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ 2NO2 2HI SO2Cl2 CH3OH C2H6 Jämvikten 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) har ställt in sig i ett slutet kärl. Reaktionen från vänster till höger är exoterm. Genom vilken eller vilka förändringar kan man öka mängden svaveltrioxid i blandningen?3 a) b) c) d) e) 1 2 3 höja temperaturen öka trycket tillföra mer svaveldioxid tillsätta en katalysator ta bort syrgas c) och d) c), d) och e) b) och c) 4 Följande jämvikt har ställt in sig:4 2CO(g) + O2(g) ⇌ 2CO2(g) H = -568 kJ för reaktionen åt höger. Jämviktsblandningen kommer att innehålla mer koldioxid om man (ett alternativ är korrekt) a) b) c) d) e) 5 höjer totaltrycket och temperaturen sänker totaltrycket och temperaturen sänkre totaltrycket och höjer temperaturen tillsätter en katalysator höjer totaltrycket och sänker temperaturen En blandning av svaveldioxid och syre och svaveltrioxid befinner sig i jämvikt. 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) Reaktionen åt höger är exoterm. Vilka av följande påståenden är felaktiga?5 a) b) c) d) e) 6 Ökningen av [O2] medför att [SO3] ökar. Tryckökning medför att mängden SO3 minskar. Temperaturhöjning påverkar inte jämviktsblandningens sammansättning. Tillsats av en katalysator påverkar inte jämviktsblandningens sammansättning. Minskning av [SO2] medför att [O2] ökar. I ett kärl med volymen 5,0 dm3 upphettas 1,0 mol fosfor(V)klorid tills jämvikten PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) Ställt in sig. Man finner att det har bildats 0,20 mol PCl3. Vilket av följande påståenden är felaktig?6 a) [PCl3] = 0,040 mol/dm3. b) Det har bildats 0,10 mol klorgas vid reaktionen. c) Jämviktskonstanten för reaktionen är 0,010 mol/dm3. d) Jämviktsvillkoret är 7 4 5 6 7 PCl3 Cl2 K PCl5 Aluminium reagerar med saltsyra under utveckling av väte. Ange tre metoder att öka reaktionens hastighet.7 e) b) och c) b) Höja koncentrationen för saltsyran; Höja temperaturen; Mindre aluminiumbitar, omröring 8 Teckna uttrycken för nedanstående jämvikter och ange enheten för jämviktskonstanten.8 a) b) c) d) 9 2H2O(g) CO2(g) + H2(g) 4NH3(g) + 5O2(g) 4HCl(g) + O2(g) ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ 2H2(g) + O2(g) CO(g) + H2O(g) 4NO(g) + 6H2O(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g) För jämvikten 2NO2(g) ⇌ 2NO(g) + O2(g) Är jämviktskonstanten K = 0,50 mol/dm3 vid ca 350 oC. För reaktionen åt höger är H > 0. I en behållare på 10,0 L finns vid ett tillfälle 2,0 mol kvävemonoxid, 0,050 mol syrgas och 0,20 mol kvävedioxid. Vilka två av följande påståenden är korrekta?9 a) b) c) d) e) Systemet befinner sig i jämvikt vid 350 oC. Systemet är inte i jämvikt vid 350 oC. Reaktionen går spontant åt vänster. Systemet är inte i jämvikt vid 350 oC. Reaktionen går spontant åt höger. Jämviktsblandningens sammansättning ändras om temperaturen ändras. Jämviktsblandningens sammansättning ändras inte om trycket ändras. 10 För jämvikten N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Är jämviktskonstanten 10,0 (mol/dm3)-2 vid 300 oC och 0,70 (mol/dm3)-2 vid 400 oC. Vilket av nedanstående påståenden är felaktigt?10 a) Reaktionen N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) är exoterm. b) Vid höjning av trycket i en jämviktsblandning vid konstant temperatur minskar [NH3]. c) Vid höjning av temperaturen i en jämviktsblandning från 300 oC till 400 oC vid konstant tryck minskar [NH3]. d) Vid ökning av mängden kvävgas i en jämviktsblandning ökar [NH3]. e) Katalysator (i form av järn och aluminiumoxid) ökar hastigheten för reaktionerna i båda riktningar. 11 En behållare visar sig vid analys innehålla 0,50 mol kolmonoxid, 0,050 mol koldioxid, 0,080 mol vätgas och 0,040 mol vattenånga. Jämviktskonstanten för reaktionen CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) Är 4,0 vid rådande temperatur. Undersök om blandningen befinner sig i jämvikt. Om så är fallet, åt vilket håll kommer reaktionen att gå?11 2 8 a) [ H 2 ] ⋅[ O2] =K 2 [ H2O] M 9 a) och d) 10 b) 11 Reaktionen går åt höger CO H 2 O K b) CO2 H 2 4 6 NO H 2 O c) NH 3 4 O2 5 KM 2 2 H 2 O Cl 2 d) HCl 4 O2 K M 1 12 Pentan kan förbrännas enligt reaktionsformeln C5H12(g) +8O2(g) ⇌ 5CO2(g) + 6H2O(g) H = -3,3 MJ Vilket av följande påståenden är felaktigt?12 a) b) c) d) e) Det behövs 8,0 m3 syrgas för att förbränna 1 m3 pentan. Om reaktionen sker vid konstant tryck och temperatur (> 100 oC) ökar volymen. Om reaktionen sker vid konstant volym och temperatur (> 100 oC) minskar trycket. Om man vill hålla temperaturen konstant måste värme ledas bort. Om temperaturen hos de båda gasformiga reaktionsprodukterna sänks så att vattnet kondenserar, minskar reaktionsprodukternas volym med mer än hälften. 13 Följande jämvikt har ställt in sig vid 500 K PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) I blandningen är [PCl5] = 0,25 M, [PCl3] = 0,50 M, och [Cl2] = 0,011 M. Beräkna jämviktskonstanten. Även enheten skall anges.13 14 Fosgen, COCl2, kan framställas genom reaktion mellan kolmonoxid och klor enligt reaktionsformeln CO(g) + Cl2(g) ⇌ COCl2(g) En jämviktsblandning I en behållare som har volymen 2,0 dm3 består av 4,0 mol CO, 2,0 mol Cl2 och dessutom 3,0 mol COCl2. Beräkna jämviktskonstanten inklusive enheten för konstanten.14 15 En blandning av 1,0 mol kolmonoxid och 1,0 mol vattenånga upphettades i närvaro av en katalysator, varvid följande jämvikt inställde sig CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) Jämviktsblandningen visade sig innehålla 0,40 mol koldioxid. Beräkna härav jämviktskonstanten vid den aktuella temperaturen.15 12 13 14 15 c) 2,2 · 10-2 M 0,75 M-1 0,4 16 Kvävemonoxid, NO, kan reagera med syrgas till kvävedioxid, NO2. Man kan ställa upp följande reaktionsformler. 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) med jämviktskonstanten K1 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) med jämviktskonstanten K2 2NO(g) + O2(g) ⇌ N2O4(g) med jämviktskonstanten K3 Ange sambandet mellan K1, K2 och K3.16 17 Då jod löses i en kaliumjodidlösning inställer sig jämvikten I2(aq) + I-(aq) ⇌ I3-(aq) Till 1,00 dm3 av en kaliumjodidlösning med koncentrationen 5,00 10-3 mol/dm3 sätts 1,40 103 mol jod, I2. Med en spektrofotometer mäts halten av jodmolekyler, I2, i jämviktsblandningen till 4,0 10-4 mol/dm3. Beräkna jämviktskonstanten för ovanstående jämvikt. Volymändringen vid tillsatts av jod försummas.17 18 I en behållare med volymen 50,0 dm3 införs 1,00 mol kolmonoxid och dessutom 3,40 mol vätgas. Gasblandningen upphettas till en viss temperatur. Ämnena reagerar enligt formeln CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g) När jämvikt ställt in sig finner man att gasblandningen innehåller 0,400 mol metanol. Beräkna jämviktskonstanten.18 19 Då en blandning av kvävgas och syrgas upphettas till mycket hög temperatur inställer sig jämvikten N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO(g) Vid upphettning till 2500 K av en gasblandning som bestod av 0,210 mol syrgas och 0,780 mol kvävgas erhöll man 0,074 mol kvävemonoxid. Beräkna jämviktskonstanten för reaktionen vid nämnd temperatur.19 16 17 18 19 K1 · K2 = K3 625 M-1 250 M-2 0,043 20 Man har en blandning av 2,17 mol kvävgas och 3,56 mol vätgas i ett kärl med volymen 1,00 dm3. Temperaturen är 1000 K. sedan jämvikt ställt in sig, analyseras blandningen och man finner att den innehåller 0,360 mol ammoniak. Beräkna jämviktskonstanten för reaktionen N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Jämviktskonstantens enhet skall anges.20 21 En mol kvävgas och en mol syrgas blandas. Temperaturen höjs till ett visst värde. Jämvikten N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO(g) inställer sig. I jämviktsblandningen är kvävemonoxidens koncentration 2 % av syrgasens koncentration. Sambandet mellan temperatur och jämviktskonstant för reaktionen framgår av nedanstående tabell. Vilken är jämviktstemperaturen? Svara med närmaste hela hundratal celsiusgrader.21 Temperatur (oC) 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 Jämviktskonstant 1,8 10-4 3,5 10-4 5,9 10-4 9,5 10-4 1,5 10-3 2,3 10-3 3,3 10-3 22 Vid en viss temperatur innehåller en jämviktsblandning 30,0 % SO3, 3,00 % SO2, 1,00 % O2 och 66,0 % N2. I samtliga fall avses volymprocent. Beräkna jämviktskonstanten för jämvikten 2SO3(g) ⇌ 2SO2(g) + O2(g) vid gällande temperatur. Gasvolymen är 25,0 dm3/mol.22 23 I en behållare införs 6,8 g ammoniak. Behållaren upphettas till 600 K. Då jämvikten 2NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g) ställt in sig finns 0,040 mol ammoniak i behållaren. Hur många mol vätgas innehåller den då?23 20 21 22 23 0,0024 M-2 2000 oC 4 10-6 M 0,54 mol 24 Bestäm enheten för jämviktskonstanten då:24 a) b) fosfor(V)klorid bildas ur fosfor(III)klorid och klor dikvävetetraoxid bildas ur kvävedioxid. 25 En behållare, som rymmer 0,50 dm3 innehåller vid jämvikt 3,510-4 mol NO(g), 0,80 mol O2(g) och 0,25 mol NO2(g). Beräkna jämviktskonstanten för reaktionen25 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g). 26 Jämviktskonstanten för reaktionen H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) Är 49 vid 450 oC. Ett kärl innehåller vid denna temperatur 5,0 mol H2, 0,5 mol I2 och 3,5 mol HI. Åt vilket håll kommer reaktionen att gå?26 27 Kolmonoxid reagerar med vattenånga. Det bildas koldioxid och vätgas enligt reaktionsformeln: CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) I ett kärl med konstant volym införs 0,70 mol kolmonoxid, 0,60 mol vattenånga och 0,10 mol koldioxid. Då jämvikt inträtt innehåller kärlet 0,50 mol koldioxid.27 a) b) c) Beräkna jämviktskonstanten vid rådande försöksbetingelser. Hur många gram vätgas innehåller jämviktsblandningen? Hur stor substansmängd vattenånga skall föras in i jämviktskärlet för att blandningen, sedan ny jämvikt inträtt, skall innehålla 0,50 mol väte? Volymen och temperaturen anses vara oförändrade. 28 Man värmer 1,00 mol H2 och 1,00 mol I2 till 450 oC. Hur många gram HI finns vid jämvikt i behållaren? 28 K = 49 för bildandet av HI. 24 25 26 27 28 a) M-1 b) M-1 3,2 105 M-1 Åt höger a) K = 3,3 b) 0,81 g c) 0,35 mol 200 g