Глава 13. Упражнения

13.1 Химические равновесия

1. Что означает описывать реакцию как «обратимую»?

2. Как при записи уравнения обратимая реакция отличается от необратимой?

3. Если реакция обратима, когда о ней можно сказать, что она достигла равновесия?

4. Находится ли система в равновесии, если константы скоростей прямой и обратной реакций равны?

5. Если концентрации продуктов и реагентов равны, находится ли система в равновесии?

13.2 Константы равновесия

1. Объясните, почему при данной температуре реакционное отношение может принимать бесконечно много значений, тогда как константа равновесия при этой температуре имеет только одно значение.

2. Объясните, почему равновесие между \(\ce{Br2}(l)\) и \(\ce{Br2}(g)\) не было бы установлено, если бы сосуд не был закрыт, как показано на рис. 13.4.

3. Если вы наблюдаете следующую реакцию в равновесии, можно ли определить, начиналась ли реакция с чистого \(\ce{NO2}\) или с чистого \(\ce{N2O4}\)?

   \[ \ce{2NO2(g) <=> N2O4(g)} \]

4. Среди ранее обсуждавшихся правил растворимости есть утверждение: все хлориды растворимы, за исключением \(\ce{Hg2Cl2}\), \(\ce{AgCl}\), \(\ce{PbCl2}\) и \(\ce{CuCl}\). (a) Запишите выражение для константы равновесия реакции, описываемой уравнением

   \[ \ce{AgCl(s) <=> Ag+(aq) + Cl-(aq)} \]

   \(K_c > 1\), \(< 1\) или \(\approx 1\)? Обоснуйте ответ.

   (b) Запишите выражение для константы равновесия реакции, описываемой уравнением

   \[ \ce{Pb^2+(aq) + 2Cl-(aq) <=> PbCl2(s)} \]

   \(K_c > 1\), \(< 1\) или \(\approx 1\)? Обоснуйте ответ.

5. Среди ранее обсуждавшихся правил растворимости есть утверждение: карбонаты, фосфаты, бораты и арсенаты — за исключением солей аммония и щелочных металлов — нерастворимы. (a) Запишите выражение для константы равновесия реакции, описываемой уравнением

   \[ \ce{CaCO3(s) <=> Ca^2+(aq) + CO3^2-(aq)} \]

   \(K_c > 1\), \(< 1\) или \(\approx 1\)? Обоснуйте ответ.

   (b) Запишите выражение для константы равновесия реакции, описываемой уравнением

   \[ \ce{3Ba^2+(aq) + 2PO4^3-(aq) <=> Ba3(PO4)2(s)} \]

   \(K_c > 1\), \(< 1\) или \(\approx 1\)? Обоснуйте ответ.

6. Бензол — одно из соединений, используемых в качестве октанповышающей добавки к неэтилированному бензину. Его получают каталитическим превращением ацетилена в бензол:

   \[ \ce{3C2H2(g) <=> C6H6(g)} \]

   Какое значение \(K_c\) сделало бы эту реакцию наиболее полезной с коммерческой точки зрения: \(K_c \approx 0{,}01\), \(K_c \approx 1\) или \(K_c \approx 10\)? Обоснуйте ответ.

7. Покажите, что полное химическое уравнение, полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение реакции, описываемой уравнением

   \[ \ce{KI(aq) + I2(aq) <=> KI3(aq)} \]

   дают одно и то же выражение для реакционного отношения. \(\ce{KI3}\) состоит из ионов \(\ce{K+}\) и \(\ce{I3-}\).

8. Чтобы титрование было эффективным, реакция должна быть быстрой, а её выход — практически \(100\,\%\). Каким должно быть \(K_c\) для реакции титрования: \(> 1\), \(< 1\) или \(\approx 1\)?

9. Чтобы реакция осаждения была пригодна для гравиметрического анализа, продукт реакции должен быть нерастворимым. Каким должно быть \(K_c\) для пригодной реакции осаждения: \(> 1\), \(< 1\) или \(\approx 1\)?

10. Запишите математическое выражение реакционного отношения \(Q_c\) для каждой из следующих реакций: (a) \(\ce{CH4(g) + Cl2(g) <=> CH3Cl(g) + HCl(g)}\); (b) \(\ce{N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g)}\); © \(\ce{2SO2(g) + O2(g) <=> 2SO3(g)}\); (d) \(\ce{BaSO3(s) <=> BaO(s) + SO2(g)}\); (e) \(\ce{P4(g) + 5O2(g) <=> P4O10(s)}\); (f) \(\ce{Br2(g) <=> 2Br(g)}\); (g) \(\ce{CH4(g) + 2O2(g) <=> CO2(g) + 2H2O(l)}\); (h) \(\ce{CuSO4\cdot 5H2O(s) <=> CuSO4(s) + 5H2O(g)}\).

11. Запишите математическое выражение реакционного отношения \(Q_c\) для каждой из следующих реакций: (a) \(\ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}\); (b) \(\ce{4NH3(g) + 5O2(g) <=> 4NO(g) + 6H2O(g)}\); © \(\ce{N2O4(g) <=> 2NO2(g)}\); (d) \(\ce{CO2(g) + H2(g) <=> CO(g) + H2O(g)}\); (e) \(\ce{NH4Cl(s) <=> NH3(g) + HCl(g)}\); (f) \(\ce{2Pb(NO3)2(s) <=> 2PbO(s) + 4NO2(g) + O2(g)}\); (g) \(\ce{2H2(g) + O2(g) <=> 2H2O(l)}\); (h) \(\ce{S8(g) <=> 8S(g)}\).

12. Для каждой из следующих систем заданы начальные концентрации или давления реагентов и продуктов. Вычислите реакционное отношение и определите, в каком направлении система будет двигаться к равновесию. (a) \(\ce{2NH3(g) <=> N2(g) + 3H2(g)}\), \(K_c = 17\); \([\ce{NH3}] = 0{,}20\ \text{M}\), \([\ce{N2}] = 1{,}00\ \text{M}\), \([\ce{H2}] = 1{,}00\ \text{M}\); (b) \(\ce{2NH3(g) <=> N2(g) + 3H2(g)}\), \(K_P = 6{,}8 \times 10^{4}\); \(P_{\ce{NH3}} = 3{,}0\ \text{атм}\), \(P_{\ce{N2}} = 2{,}0\ \text{атм}\), \(P_{\ce{H2}} = 1{,}0\ \text{атм}\); © \(\ce{2SO3(g) <=> 2SO2(g) + O2(g)}\), \(K_c = 0{,}230\); \([\ce{SO3}] = 0{,}00\ \text{M}\), \([\ce{SO2}] = 1{,}00\ \text{M}\), \([\ce{O2}] = 1{,}00\ \text{M}\); (d) \(\ce{2SO3(g) <=> 2SO2(g) + O2(g)}\), \(K_P = 16{,}5\); \(P_{\ce{SO3}} = 1{,}00\ \text{атм}\), \(P_{\ce{SO2}} = 1{,}00\ \text{атм}\), \(P_{\ce{O2}} = 1{,}00\ \text{атм}\); (e) \(\ce{2NO(g) + Cl2(g) <=> 2NOCl(g)}\), \(K_c = 4{,}6 \times 10^{4}\); \([\ce{NO}] = 1{,}00\ \text{M}\), \([\ce{Cl2}] = 1{,}00\ \text{M}\), \([\ce{NOCl}] = 0\ \text{M}\); (f) \(\ce{N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g)}\), \(K_P = 0{,}050\); \(P_{\ce{NO}} = 10{,}0\ \text{атм}\), \(P_{\ce{N2}} = P_{\ce{O2}} = 5\ \text{атм}\).

13. Для каждой из следующих систем заданы начальные концентрации или давления реагентов и продуктов. Вычислите реакционное отношение и определите, в каком направлении система будет двигаться к равновесию. (a) \(\ce{2NH3(g) <=> N2(g) + 3H2(g)}\), \(K_c = 17\); \([\ce{NH3}] = 0{,}50\ \text{M}\), \([\ce{N2}] = 0{,}15\ \text{M}\), \([\ce{H2}] = 0{,}12\ \text{M}\); (b) \(\ce{2NH3(g) <=> N2(g) + 3H2(g)}\), \(K_P = 6{,}8 \times 10^{4}\); \(P_{\ce{NH3}} = 2{,}00\ \text{атм}\), \(P_{\ce{N2}} = 10{,}00\ \text{атм}\), \(P_{\ce{H2}} = 10{,}00\ \text{атм}\); © \(\ce{2SO3(g) <=> 2SO2(g) + O2(g)}\), \(K_c = 0{,}230\); \([\ce{SO3}] = 2{,}00\ \text{M}\), \([\ce{SO2}] = 2{,}00\ \text{M}\), \([\ce{O2}] = 2{,}00\ \text{M}\); (d) \(\ce{2SO3(g) <=> 2SO2(g) + O2(g)}\), \(K_P = 6{,}5\ \text{атм}\); \(P_{\ce{SO3}} = 1{,}00\ \text{атм}\), \(P_{\ce{SO2}} = 1{,}130\ \text{атм}\), \(P_{\ce{O2}} = 0\ \text{атм}\); (e) \(\ce{2NO(g) + Cl2(g) <=> 2NOCl(g)}\), \(K_c = 2{,}5 \times 10^{3}\); \([\ce{NO}] = 1{,}00\ \text{M}\), \([\ce{Cl2}] = 1{,}00\ \text{M}\), \([\ce{NOCl}] = 0\ \text{M}\); (f) \(\ce{N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g)}\), \(K_P = 0{,}050\); \(P_{\ce{NO}} = 10{,}0\ \text{атм}\), \(P_{\ce{N2}} = P_{\ce{O2}} = 5\ \text{атм}\).

14. Для следующей реакции при \(720\ \text{К}\) \(K_P = 4{,}50 \times 10^{-5}\):

    \[ \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \]

    Если реакционный сосуд заполнен каждым газом до указанных парциальных давлений, в каком направлении сместится реакция, чтобы достичь равновесия? \(P_{\ce{NH3}} = 93\ \text{атм}\), \(P_{\ce{N2}} = 48\ \text{атм}\), \(P_{\ce{H2}} = 52\ \text{атм}\).

15. Определите, находится ли следующая система в равновесии. Если нет, в каком направлении системе нужно сместиться, чтобы достичь равновесия?

    \[ \ce{SO2Cl2(g) <=> SO2(g) + Cl2(g)} \]

    \([\ce{SO2Cl2}] = 0{,}12\ \text{M}\), \([\ce{Cl2}] = 0{,}16\ \text{M}\), \([\ce{SO2}] = 0{,}050\ \text{M}\). \(K_c\) реакции равна \(0{,}078\).

16. Какие из систем, описанных в упражнении 13.15, являются гомогенными равновесиями? Какие — гетерогенными?

17. Какие из систем, описанных в упражнении 13.16, являются гомогенными равновесиями? Какие — гетерогенными?

18. Для каких из реакций упражнения 13.15 \(K_c\) (рассчитанная по концентрациям) равна \(K_P\) (рассчитанной по давлениям)?

19. Для каких из реакций упражнения 13.16 \(K_c\) (рассчитанная по концентрациям) равна \(K_P\) (рассчитанной по давлениям)?

20. Преобразуйте значения \(K_c\) в значения \(K_P\) или значения \(K_P\) в значения \(K_c\). (a) \(\ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \qquad K_c = 0{,}50\) при \(400\ \text{°C}\); (b) \(\ce{H2(g) + I2(g) <=> 2HI(g)} \qquad K_c = 50{,}2\) при \(448\ \text{°C}\); © \(\ce{Na2SO4\cdot 10H2O(s) <=> Na2SO4(s) + 10H2O(g)} \qquad K_P = 4{,}08 \times 10^{-25}\) при \(25\ \text{°C}\); (d) \(\ce{H2O(l) <=> H2O(g)} \qquad K_P = 0{,}122\) при \(50\ \text{°C}\).

21. Преобразуйте значения \(K_c\) в значения \(K_P\) или значения \(K_P\) в значения \(K_c\). (a) \(\ce{Cl2(g) + Br2(g) <=> 2BrCl(g)} \qquad K_c = 4{,}7 \times 10^{-2}\) при \(25\ \text{°C}\); (b) \(\ce{2SO2(g) + O2(g) <=> 2SO3(g)} \qquad K_P = 48{,}2\) при \(500\ \text{°C}\); © \(\ce{CaCl2\cdot 6H2O(s) <=> CaCl2(s) + 6H2O(g)} \qquad K_P = 5{,}09 \times 10^{-44}\) при \(25\ \text{°C}\); (d) \(\ce{H2O(l) <=> H2O(g)} \qquad K_P = 0{,}196\) при \(60\ \text{°C}\).

22. Чему равно значение выражения константы равновесия для превращения \(\ce{H2O(l) <=> H2O(g)}\) при \(30\ \text{°C}\)? (См. Приложение E.)

23. Запишите выражение реакционного отношения для ионизации \(\ce{HOCN}\) в воде.

24. Запишите выражение реакционного отношения для ионизации \(\ce{NH3}\) в воде.

25. Каково приблизительное значение константы равновесия \(K_P\) для превращения \(\ce{C2H5OC2H5(l) <=> C2H5OC2H5(g)}\) при \(25\ \text{°C}\)? (Равновесное давление пара этого вещества при \(25\ \text{°C}\) равно \(570\ \text{торр}\).)

13.3 Смещение равновесия: принцип Ле Шателье

1. Следующее уравнение описывает обратимое разложение:

   \[ \ce{CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g)} \]

   При каких условиях разложение в закрытом сосуде пойдёт до конца, так что \(\ce{CaCO3}\) не останется?

2. Объясните, как распознать условия, при которых изменения объёма повлияют на газофазные системы в равновесии.

3. Какое свойство реакции можно использовать для предсказания влияния изменения температуры на значение константы равновесия?

4. Когда зажигается конфорка газовой плиты, происходит следующая реакция:

   \[ \ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(g)} \]

   Устанавливается ли в этих условиях равновесие между \(\ce{CH4}\), \(\ce{O2}\), \(\ce{CO2}\) и \(\ce{H2O}\)? Обоснуйте ответ.

5. Необходимым этапом производства серной кислоты является получение триоксида серы \(\ce{SO3}\) из диоксида серы \(\ce{SO2}\) и кислорода \(\ce{O2}\) по приведённой реакции. При высоких температурах скорость образования \(\ce{SO3}\) выше, однако равновесное количество (концентрация или парциальное давление) \(\ce{SO3}\) меньше, чем при более низких температурах.

   \[ \ce{2SO2(g) + O2(g) <=> 2SO3(g)} \]

   (a) Возрастает, убывает или остаётся примерно постоянной константа равновесия реакции при увеличении температуры? (b) Реакция эндотермическая или экзотермическая?

6. Предложите четыре способа, которыми можно увеличить концентрацию гидразина \(\ce{N2H4}\) в равновесии, описываемом уравнением:

   \[ \ce{N2(g) + 2H2(g) <=> N2H4(g)} \qquad \Delta H = 95\ \text{кДж} \]

7. Предложите четыре способа, которыми можно увеличить концентрацию \(\ce{PH3}\) в равновесии, описываемом уравнением:

   \[ \ce{P4(g) + 6H2(g) <=> 4PH3(g)} \qquad \Delta H = 110{,}5\ \text{кДж} \]

8. Как повлияет повышение температуры на каждое из следующих равновесий? Как повлияет уменьшение объёма реакционного сосуда? (a) \(\ce{2NH3(g) <=> N2(g) + 3H2(g)} \qquad \Delta H = 92\ \text{кДж}\); (b) \(\ce{N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g)} \qquad \Delta H = 181\ \text{кДж}\); © \(\ce{2O3(g) <=> 3O2(g)} \qquad \Delta H = -285\ \text{кДж}\); (d) \(\ce{CaO(s) + CO2(g) <=> CaCO3(s)} \qquad \Delta H = -176\ \text{кДж}\).

9. Как повлияет повышение температуры на каждое из следующих равновесий? Как повлияет уменьшение объёма реакционного сосуда? (a) \(\ce{2H2O(g) <=> 2H2(g) + O2(g)} \qquad \Delta H = 484\ \text{кДж}\); (b) \(\ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \qquad \Delta H = -92{,}2\ \text{кДж}\); © \(\ce{2Br(g) <=> Br2(g)} \qquad \Delta H = -224\ \text{кДж}\); (d) \(\ce{H2(g) + I2(s) <=> 2HI(g)} \qquad \Delta H = 53\ \text{кДж}\).

10. Метанол можно получить из монооксида углерода и водорода при высокой температуре и давлении в присутствии подходящего катализатора. (a) Запишите выражение константы равновесия (\(K_c\)) для обратимой реакции

    \[ \ce{2H2(g) + CO(g) <=> CH3OH(g)} \qquad \Delta H = -90{,}2\ \text{кДж} \]

    (b) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{H2}\), \(\ce{CO}\) и \(\ce{CH3OH}\) в равновесии, если добавить ещё \(\ce{H2}\)? © Что произойдёт с концентрациями \(\ce{H2}\), \(\ce{CO}\) и \(\ce{CH3OH}\) в равновесии, если удалить \(\ce{CO}\)? (d) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{H2}\), \(\ce{CO}\) и \(\ce{CH3OH}\) в равновесии, если добавить \(\ce{CH3OH}\)? (e) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{H2}\), \(\ce{CO}\) и \(\ce{CH3OH}\) в равновесии, если повысить температуру системы?

11. Азот и кислород реагируют при высоких температурах. (a) Запишите выражение константы равновесия (\(K_c\)) для обратимой реакции

    \[ \ce{N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g)} \qquad \Delta H = 181\ \text{кДж} \]

    (b) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{N2}\), \(\ce{O2}\) и \(\ce{NO}\) в равновесии, если добавить ещё \(\ce{O2}\)? © Что произойдёт с концентрациями \(\ce{N2}\), \(\ce{O2}\) и \(\ce{NO}\) в равновесии, если удалить \(\ce{N2}\)? (d) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{N2}\), \(\ce{O2}\) и \(\ce{NO}\) в равновесии, если добавить \(\ce{NO}\)? (e) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{N2}\), \(\ce{O2}\) и \(\ce{NO}\) в равновесии, если уменьшить объём реакционного сосуда? (f) Что произойдёт с концентрациями \(\ce{N2}\), \(\ce{O2}\) и \(\ce{NO}\) в равновесии, если повысить температуру системы?

12. Водяной газ — смесь \(\ce{H2}\) и \(\ce{CO}\) — важное промышленное топливо, получаемое при взаимодействии водяного пара с раскалённым докрасна коксом, по существу чистым углеродом. (a) Запишите выражение константы равновесия для обратимой реакции

    \[ \ce{C(s) + H2O(g) <=> CO(g) + H2(g)} \qquad \Delta H = 131{,}30\ \text{кДж} \]

    (b) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если добавить ещё \(\ce{C}\)? © Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если удалить \(\ce{H2O}\)? (d) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если добавить \(\ce{CO}\)? (e) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если повысить температуру системы?

13. Чистое металлическое железо можно получить восстановлением оксида железа(III) газообразным водородом. (a) Запишите выражение константы равновесия (\(K_c\)) для обратимой реакции

    \[ \ce{Fe2O3(s) + 3H2(g) <=> 2Fe(s) + 3H2O(g)} \qquad \Delta H = 98{,}7\ \text{кДж} \]

    (b) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если добавить ещё \(\ce{Fe}\)? © Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если удалить \(\ce{H2O}\)? (d) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если добавить \(\ce{H2}\)? (e) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если уменьшить объём реакционного сосуда? (f) Что произойдёт с концентрацией каждого реагента и продукта в равновесии, если повысить температуру системы?

14. Аммиак — слабое основание, реагирующее с водой по уравнению:

    \[ \ce{NH3(aq) + H2O(l) <=> NH4+(aq) + OH-(aq)} \]

    Увеличит ли что-либо из перечисленного долю аммиака, превращающегося в воде в ион аммония? (a) Добавление \(\ce{NaOH}\); (b) Добавление \(\ce{HCl}\); © Добавление \(\ce{NH4Cl}\).

15. Уксусная кислота — слабая кислота, реагирующая с водой по уравнению:

    \[ \ce{CH3CO2H(aq) + H2O(l) <=> H3O+(aq) + CH3CO2-(aq)} \]

    Увеличит ли что-либо из перечисленного долю уксусной кислоты, вступающей в реакцию и дающей ион \(\ce{CH3CO2-}\)? (a) Добавление \(\ce{HCl}\); (b) Добавление \(\ce{NaOH}\); © Добавление \(\ce{NaCH3CO2}\).

16. Предложите два способа, которыми можно уменьшить равновесную концентрацию \(\ce{Ag+}\) в растворе, содержащем \(\ce{Na+}\), \(\ce{Cl-}\), \(\ce{Ag+}\) и \(\ce{NO3-}\) при контакте с твёрдым \(\ce{AgCl}\).

    \[ \ce{AgCl(s) + Na+(aq) + Cl-(aq) <=> Na+(aq) + Cl-(aq) + AgCl(s) <=> Ag+(aq) + Na+(aq) + NO3-(aq)} \qquad \Delta H = -65{,}9\ \text{кДж} \]

17. Как можно увеличить давление водяного пара в следующем равновесии?

    \[ \ce{H2O(l) <=> H2O(g)} \qquad \Delta H = 41\ \text{кДж} \]

18. Раствор насыщен сульфатом серебра и содержит избыток твёрдого сульфата серебра:

    \[ \ce{Ag2SO4(s) <=> 2Ag+(aq) + SO4^2-(aq)} \]

    В этот раствор добавляют небольшое количество твёрдого сульфата серебра, содержащего радиоактивный изотоп серебра. Через несколько минут отбирают порцию жидкой фазы, и она даёт положительный результат на радиоактивные ионы \(\ce{Ag+}\). Объясните это наблюдение.

19. Когда равные количества молей \(\ce{HCl}\) и \(\ce{HOCl}\) растворяют по отдельности в равных количествах воды, раствор \(\ce{HCl}\) замерзает при более низкой температуре. У какого соединения константа равновесия ионизации кислоты больше? (a) \(\ce{HCl}\); (b) \(\ce{H+} + \ce{Cl-}\); © \(\ce{HOCl}\); (d) \(\ce{H+} + \ce{OCl-}\).

13.4 Расчёты равновесия

1. Реакция описывается уравнением:

   \[ \ce{A(g) + 2B(g) <=> 2C(g)} \qquad K_c = 1 \times 10^{3} \]

   (a) Запишите математическое выражение константы равновесия. (b) Используя концентрации \(\le 1\ \text{M}\), укажите два набора концентраций, описывающих смесь \(A\), \(B\) и \(C\) в равновесии.

2. Реакция описывается уравнением:

   \[ \ce{2W(aq) <=> X(aq) + 2Y(aq)} \qquad K_c = 5 \times 10^{-4} \]

   (a) Запишите математическое выражение константы равновесия. (b) Используя концентрации \(\le 1\ \text{M}\), укажите два набора концентраций, описывающих смесь \(W\), \(X\) и \(Y\) в равновесии.

3. Чему равна константа равновесия при \(500\ \text{°C}\) для образования \(\ce{NH3}\) по уравнению:

   \[ \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \]

   Установлено, что равновесная смесь \(\ce{NH3}(g)\), \(\ce{H2}(g)\) и \(\ce{N2}(g)\) при \(500\ \text{°C}\) содержит \(1{,}35\ \text{M}\ \ce{H2}\), \(1{,}15\ \text{M}\ \ce{N2}\) и \(4{,}12 \times 10^{-1}\ \text{M}\ \ce{NH3}\).

4. Водород получают в промышленности по реакции метана с водяным паром при повышенных температурах.

   \[ \ce{CH4(g) + H2O(g) <=> 3H2(g) + CO(g)} \]

   Чему равна константа равновесия реакции, если равновесная смесь содержит газы со следующими концентрациями: \(\ce{CH4}\) — \(0{,}126\ \text{M}\); \(\ce{H2O}\) — \(0{,}242\ \text{M}\); \(\ce{CO}\) — \(0{,}126\ \text{M}\); \(\ce{H2}\) — \(1{,}15\ \text{M}\) при температуре \(760\ \text{°C}\)?

5. Образец \(\ce{PCl5}\) количеством \(0{,}72\ \text{моль}\) помещают в сосуд объёмом \(1{,}00\ \text{л}\) и нагревают. В равновесии сосуд содержит \(0{,}40\ \text{моль}\ \ce{PCl3}(g)\) и \(0{,}40\ \text{моль}\ \ce{Cl2}(g)\). Рассчитайте значение константы равновесия для разложения \(\ce{PCl5}\) на \(\ce{PCl3}\) и \(\ce{Cl2}\) при этой температуре.

6. При давлении \(1\ \text{атм}\) и температуре \(25\ \text{°C}\) \(\ce{NO2}\) с начальной концентрацией \(1{,}00\ \text{M}\) разлагается на \(0{,}0033\,\%\) на \(\ce{NO}\) и \(\ce{O2}\). Рассчитайте значение константы равновесия реакции.

   \[ \ce{2NO2(g) <=> 2NO(g) + O2(g)} \]

7. Рассчитайте значение константы равновесия \(K_P\) для реакции

   \[ \ce{2NO(g) + Cl2(g) <=> 2NOCl(g)} \]

   по следующим равновесным давлениям: \(\ce{NO}\) — \(0{,}050\ \text{атм}\); \(\ce{Cl2}\) — \(0{,}30\ \text{атм}\); \(\ce{NOCl}\) — \(1{,}2\ \text{атм}\).

8. При нагревании пары иода диссоциируют по уравнению:

   \[ \ce{I2(g) <=> 2I(g)} \]

   При \(1274\ \text{К}\) в образце парциальное давление \(\ce{I2}\) равно \(0{,}1122\ \text{атм}\), а парциальное давление атомов \(\ce{I}\) — \(0{,}1378\ \text{атм}\). Определите значение константы равновесия \(K_P\) для разложения при \(1274\ \text{К}\).

9. Образец хлорида аммония нагревали в закрытом сосуде.

   \[ \ce{NH4Cl(s) <=> NH3(g) + HCl(g)} \]

   В равновесии давление \(\ce{NH3}(g)\) оказалось равным \(1{,}75\ \text{атм}\). Чему равно значение константы равновесия \(K_P\) для разложения при этой температуре?

10. При температуре \(60\ \text{°C}\) давление пара воды равно \(0{,}196\ \text{атм}\). Чему равно значение константы равновесия \(K_P\) для равновесия испарения при \(60\ \text{°C}\)?

    \[ \ce{H2O(l) <=> H2O(g)} \]

11. Заполните следующие неполные таблицы ICE. (a)

    \[ \ce{2SO3(g) <=> 2SO2(g) + O2(g)} \]

    	\(\ce{2SO3}\)	\(\ce{2SO2}\)	\(\ce{O2}\)
    изменение	___	___	\(+x\)

    (b)

    \[ \ce{4NH3(g) + 3O2(g) <=> 2N2(g) + 6H2O(g)} \]

    	\(\ce{4NH3}\)	\(\ce{3O2}\)	\(\ce{2N2}\)	\(\ce{6H2O}\)
    изменение	___	\(+x\)	___	___

    ©

    \[ \ce{2CH4(g) <=> C2H2(g) + 3H2(g)} \]

    	\(\ce{2CH4}\)	\(\ce{C2H2}\)	\(\ce{3H2}\)
    изменение	___	\(+x\)	___

    (d)

    \[ \ce{CH4(g) + H2O(g) <=> CO(g) + 3H2(g)} \]

    	\(\ce{CH4}\)	\(\ce{H2O}\)	\(\ce{CO}\)	\(\ce{3H2}\)
    изменение	\(+x\)	___	___	___

    (e)

    \[ \ce{NH4Cl(s) <=> NH3(g) + HCl(g)} \]

    	\(\ce{NH4Cl}\)	\(\ce{NH3}\)	\(\ce{HCl}\)
    изменение		\(+x\)	___

    (f)

    \[ \ce{Ni(s) + 4CO(g) <=> Ni(CO)4(g)} \]

    	\(\ce{Ni}\)	\(\ce{4CO}\)	\(\ce{Ni(CO)4}\)
    изменение		\(+x\)	___

12. Заполните следующие неполные таблицы ICE. (a)

    \[ \ce{2H2(g) + O2(g) <=> 2H2O(g)} \]

    	\(\ce{2H2}\)	\(\ce{O2}\)	\(\ce{2H2O}\)
    изменение	___	___	\(+x\)

    (b)

    \[ \ce{CS2(g) + 4H2(g) <=> CH4(g) + 2H2S(g)} \]

    	\(\ce{CS2}\)	\(\ce{4H2}\)	\(\ce{CH4}\)	\(\ce{2H2S}\)
    изменение	\(+x\)	___	___	___

    ©

    \[ \ce{H2(g) + Cl2(g) <=> 2HCl(g)} \]

    	\(\ce{H2}\)	\(\ce{Cl2}\)	\(\ce{2HCl}\)
    изменение	\(+x\)	___	___

    (d)

    \[ \ce{2NH3(g) + 2O2(g) <=> N2O(g) + 3H2O(g)} \]

    	\(\ce{2NH3}\)	\(\ce{2O2}\)	\(\ce{N2O}\)	\(\ce{3H2O}\)
    изменение	___	___	___	\(+x\)

    (e)

    \[ \ce{NH4HS(s) <=> NH3(g) + H2S(g)} \]

    	\(\ce{NH4HS}\)	\(\ce{NH3}\)	\(\ce{H2S}\)
    изменение		\(+x\)	___

    (f)

    \[ \ce{Fe(s) + 5CO(g) <=> Fe(CO)5(g)} \]

    	\(\ce{Fe}\)	\(\ce{5CO}\)	\(\ce{Fe(CO)5}\)
    изменение		___	\(+x\)

13. Почему в упражнении 13.60, часть (f), не указаны изменения для \(\ce{Ni}\)? Какое свойство \(\ce{Ni}\) изменяется?

14. Почему в упражнении 13.61, часть (e), не указаны изменения для \(\ce{NH4HS}\)? Какое свойство \(\ce{NH4HS}\) изменяется?

15. Анализ газов в герметичном реакционном сосуде, содержащем \(\ce{NH3}\), \(\ce{N2}\) и \(\ce{H2}\) в равновесии при \(400\ \text{°C}\), показал, что концентрация \(\ce{N2}\) равна \(1{,}2\ \text{M}\), а концентрация \(\ce{H2}\) — \(0{,}24\ \text{M}\).

    \[ \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \qquad K_c = 0{,}50\ \text{при}\ 400\ \text{°C} \]

    Рассчитайте равновесную молярную концентрацию \(\ce{NH3}\).

16. Рассчитайте число молей \(\ce{HI}\), находящихся в равновесии с \(1{,}25\ \text{моль}\ \ce{H2}\) и \(1{,}25\ \text{моль}\ \ce{I2}\) в колбе объёмом \(5{,}00\ \text{л}\) при \(448\ \text{°C}\).

    \[ \ce{H2 + I2 <=> 2HI} \qquad K_c = 50{,}2\ \text{при}\ 448\ \text{°C} \]

17. Чему равно давление \(\ce{BrCl}\) в равновесной смеси \(\ce{Cl2}\), \(\ce{Br2}\) и \(\ce{BrCl}\), если давление \(\ce{Cl2}\) в смеси равно \(0{,}115\ \text{атм}\), а давление \(\ce{Br2}\) — \(0{,}450\ \text{атм}\)?

    \[ \ce{Cl2(g) + Br2(g) <=> 2BrCl(g)} \qquad K_P = 4{,}7 \times 10^{-2} \]

18. Чему равно давление \(\ce{CO2}\) в смеси в равновесии, содержащей \(0{,}50\ \text{атм}\ \ce{H2}\), \(2{,}0\ \text{атм}\ \ce{H2O}\) и \(1{,}0\ \text{атм}\ \ce{CO}\) при \(990\ \text{°C}\)?

    \[ \ce{H2(g) + CO2(g) <=> H2O(g) + CO(g)} \qquad K_P = 1{,}6\ \text{при}\ 990\ \text{°C} \]

19. Кобальт металлический можно получить восстановлением оксида кобальта(II) монооксидом углерода.

    \[ \ce{CoO(s) + CO(g) <=> Co(s) + CO2(g)} \qquad K_c = 4{,}90 \times 10^{2}\ \text{при}\ 550\ \text{°C} \]

    Какая концентрация \(\ce{CO}\) останется в равновесной смеси с \([\ce{CO2}] = 0{,}100\ \text{M}\)?

20. Углерод реагирует с водяным паром при повышенных температурах.

    \[ \ce{C(s) + H2O(g) <=> CO(g) + H2(g)} \qquad K_c = 0{,}2\ \text{при}\ 1000\ \text{°C} \]

    Предполагая, что реакционная смесь изначально содержит только реагенты, какова концентрация \(\ce{CO}\) в равновесной смеси с \([\ce{H2O}] = 0{,}500\ \text{M}\) при \(1000\ \text{°C}\)?

21. Десятиводный сульфат натрия \(\ce{Na2SO4\cdot 10H2O}\) дегидратируется по уравнению:

    \[ \ce{Na2SO4\cdot 10H2O(s) <=> Na2SO4(s) + 10H2O(g)} \qquad K_P = 4{,}08 \times 10^{-25}\ \text{при}\ 25\ \text{°C} \]

    Чему равно давление водяного пара в равновесии со смесью \(\ce{Na2SO4\cdot 10H2O}\) и \(\ce{Na2SO4}\)?

22. Шестиводный хлорид кальция \(\ce{CaCl2\cdot 6H2O}\) дегидратируется по уравнению:

    \[ \ce{CaCl2\cdot 6H2O(s) <=> CaCl2(s) + 6H2O(g)} \qquad K_P = 5{,}09 \times 10^{-44}\ \text{при}\ 25\ \text{°C} \]

    Чему равно давление водяного пара в равновесии со смесью \(\ce{CaCl2\cdot 6H2O}\) и \(\ce{CaCl2}\) при \(25\ \text{°C}\)?

23. Студент решил следующую задачу и нашёл равновесные концентрации \([\ce{SO2}] = 0{,}590\ \text{M}\), \([\ce{O2}] = 0{,}0450\ \text{M}\), \([\ce{SO3}] = 0{,}260\ \text{M}\). Как студент мог бы проверить решение, не решая задачу заново? Условие задачи: для следующей реакции при \(600\ \text{°C}\)

    \[ \ce{2SO3(g) <=> 2SO2(g) + O2(g)} \qquad K_c = 4{,}32 \]

    Каковы равновесные концентрации всех веществ в смеси, приготовленной с \([\ce{SO3}] = 0{,}500\ \text{M}\), \([\ce{SO2}] = 0\ \text{M}\) и \([\ce{O2}] = 0{,}350\ \text{M}\)?

24. Студент решил следующую задачу и нашёл \([\ce{N2O4}] = 0{,}16\ \text{M}\) в равновесии. Как студент мог бы понять, что ответ неверен, не решая задачу заново? Условие задачи: какова равновесная концентрация \(\ce{N2O4}\) в смеси, образованной из образца \(\ce{NO2}\) с концентрацией \(0{,}10\ \text{M}\)?

    \[ \ce{2NO2(g) <=> N2O4(g)} \qquad K_c = 160 \]

25. Предположите, что изменение концентрации \(\ce{N2O4}\) в следующей задаче достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь. (a) Рассчитайте равновесные концентрации обоих веществ в \(1{,}00\ \text{л}\) раствора, приготовленного из \(0{,}129\ \text{моль}\ \ce{N2O4}\) с хлороформом в качестве растворителя.

    \[ \ce{N2O4(g) <=> 2NO2(g)} \qquad K_c = 1{,}07 \times 10^{-5}\ \text{в хлороформе} \]

    (b) Подтвердите, что изменение достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь.

26. Предположите, что изменение концентрации \(\ce{COCl2}\) в следующей задаче достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь. (a) Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ в равновесной смеси, образующейся при разложении \(\ce{COCl2}\) с начальной концентрацией \(0{,}3166\ \text{M}\).

    \[ \ce{COCl2(g) <=> CO(g) + Cl2(g)} \qquad K_c = 2{,}2 \times 10^{-10} \]

    (b) Подтвердите, что изменение достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь.

27. Предположите, что изменение давления \(\ce{H2S}\) в следующей задаче достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь. (a) Рассчитайте равновесные давления всех веществ в равновесной смеси, образующейся при разложении \(\ce{H2S}\) с начальным давлением \(0{,}824\ \text{атм}\).

    \[ \ce{2H2S(g) <=> 2H2(g) + S2(g)} \qquad K_P = 2{,}2 \times 10^{-6} \]

    (b) Подтвердите, что изменение достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь.

28. Каковы все концентрации после того, как смесь, содержащая \([\ce{H2O}] = 1{,}00\ \text{M}\) и \([\ce{Cl2O}] = 1{,}00\ \text{M}\), придёт в равновесие при \(25\ \text{°C}\)?

    \[ \ce{H2O(g) + Cl2O(g) <=> 2HOCl(g)} \qquad K_c = 0{,}0900 \]

29. Рассчитайте число граммов \(\ce{HI}\), находящихся в равновесии с \(1{,}25\ \text{моль}\ \ce{H2}\) и \(63{,}5\ \text{г}\) иода при \(448\ \text{°C}\).

    \[ \ce{H2 + I2 <=> 2HI} \qquad K_c = 50{,}2\ \text{при}\ 448\ \text{°C} \]

30. Бутан существует в виде двух изомеров — \(n\)-бутана и изобутана.

    \[ \ce{n{-}C4H10(g) <=> i{-}C4H10(g)} \qquad K_P = 2{,}5\ \text{при}\ 25\ \text{°C} \]

    Чему равно давление изобутана в сосуде с двумя изомерами в равновесии при общем давлении \(1{,}22\ \text{атм}\)?

31. Какова минимальная масса \(\ce{CaCO3}\), необходимая для установления равновесия при некоторой температуре в сосуде объёмом \(6{,}50\ \text{л}\), если константа равновесия (\(K_c\)) для реакции разложения \(\ce{CaCO3}\) при этой температуре равна \(0{,}50\)?

    \[ \ce{CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g)} \]

32. Константа равновесия (\(K_c\)) для следующей реакции при \(990\ \text{°C}\) равна \(1{,}60\):

    \[ \ce{H2(g) + CO2(g) <=> H2O(g) + CO(g)} \]

    Рассчитайте число молей каждого компонента в конечной равновесной смеси, полученной при добавлении \(1{,}00\ \text{моль}\ \ce{H2}\), \(2{,}00\ \text{моль}\ \ce{CO2}\), \(0{,}750\ \text{моль}\ \ce{H2O}\) и \(1{,}00\ \text{моль}\ \ce{CO}\) в сосуд объёмом \(5{,}00\ \text{л}\) при \(990\ \text{°C}\).

33. В сосуде объёмом \(3{,}0\ \text{л}\) измерены следующие равновесные парциальные давления: \(\ce{N2}\) — \(190\ \text{торр}\); \(\ce{H2}\) — \(317\ \text{торр}\); \(\ce{NH3}\) — \(1{,}00 \times 10^{3}\ \text{торр}\).

    \[ \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \]

    (a) Как изменятся парциальные давления \(\ce{H2}\), \(\ce{N2}\) и \(\ce{NH3}\), если из системы удалить \(\ce{H2}\)? Возрастут, убудут или останутся прежними? (b) Водород удаляют из сосуда до тех пор, пока парциальное давление азота в равновесии не станет равно \(250\ \text{торр}\). Рассчитайте парциальные давления остальных веществ в новых условиях.

34. Константа равновесия (\(K_c\)) для этой реакции при заданной температуре равна \(5{,}0\).

    \[ \ce{CO(g) + H2O(g) <=> CO2(g) + H2(g)} \]

    (a) При анализе равновесной смеси веществ, присутствующих при заданной температуре, обнаружено, что она содержит \(0{,}20\ \text{моль}\ \ce{CO}\), \(0{,}30\ \text{моль}\) водяного пара и \(0{,}90\ \text{моль}\ \ce{H2}\) в одном литре. Сколько молей \(\ce{CO2}\) было в равновесной смеси? (b) Сохраняя ту же температуру, в систему добавили дополнительный \(\ce{H2}\), а часть водяного пара удалили осушкой. Установилось новое равновесие, содержащее \(0{,}40\ \text{моль}\ \ce{CO}\), \(0{,}30\ \text{моль}\) водяного пара и \(1{,}2\ \text{моль}\ \ce{H2}\) в одном литре. Сколько молей \(\ce{CO2}\) было в новой равновесной смеси? Сравните с количеством из части (a) и обсудите, разумно ли второе значение. Объясните, как возможно, что концентрация водяного пара в двух равновесных растворах одинакова, хотя часть пара была удалена до установления второго равновесия.

35. Пентахлорид сурьмы разлагается по уравнению:

    \[ \ce{SbCl5(g) <=> SbCl3(g) + Cl2(g)} \]

    Равновесная смесь в колбе объёмом \(5{,}00\ \text{л}\) при \(448\ \text{°C}\) содержит \(3{,}85\ \text{г}\ \ce{SbCl5}\), \(9{,}14\ \text{г}\ \ce{SbCl3}\) и \(2{,}84\ \text{г}\ \ce{Cl2}\). Сколько граммов каждого вещества окажется в смеси, если её перенести в колбу объёмом \(2{,}00\ \text{л}\) при той же температуре?

36. Рассмотрите равновесие

    \[ \ce{4NO2(g) + 6H2O(g) <=> 4NH3(g) + 7O2(g)} \]

    (a) Каково выражение константы равновесия (\(K_c\)) этой реакции? (b) Как должна измениться концентрация \(\ce{NH3}\) для достижения равновесия, если реакционное отношение меньше константы равновесия? © Если бы реакция находилась в равновесии, как увеличение объёма реакционного сосуда повлияло бы на давление \(\ce{NO2}\)? (d) Если изменение давления \(\ce{NO2}\) при переходе смеси четырёх газов к равновесию составляет \(28\ \text{торр}\), насколько изменится давление \(\ce{O2}\)?

37. Связывание кислорода гемоглобином (\(\ce{Hb}\)) с образованием оксигемоглобина (\(\ce{HbO2}\)) частично регулируется концентрацией \(\ce{H3O+}\) и растворённого \(\ce{CO2}\) в крови. Хотя равновесие сложное, его можно суммировать как:

    \[ \ce{HbO2(aq) + H3O+(aq) + CO2(g) <=> CO2{-}Hb{-}H+ + O2(g) + H2O(l)} \]

    (a) Запишите выражение константы равновесия этой реакции. (b) Объясните, почему образование молочной кислоты и \(\ce{CO2}\) в мышце при нагрузке стимулирует высвобождение \(\ce{O2}\) из оксигемоглобина в крови, проходящей через мышцу.

38. Жидкий \(\ce{N2O3}\) при низких температурах тёмно-синего цвета, но при повышении температуры окраска бледнеет и становится зеленоватой, так как соединение разлагается до \(\ce{NO}\) и \(\ce{NO2}\). При \(25\ \text{°C}\) для этого разложения установлено \(K_P = 1{,}91\). Если \(0{,}236\ \text{моль}\ \ce{N2O3}\) помещают в сосуд объёмом \(1{,}52\ \text{л}\) при \(25\ \text{°C}\), рассчитайте равновесные парциальные давления \(\ce{N2O3}(g)\), \(\ce{NO2}(g)\) и \(\ce{NO}(g)\).

39. Сосуд объёмом \(1{,}00\ \text{л}\) при \(400\ \text{°C}\) содержит следующие равновесные концентрации: \(\ce{N2}\) — \(1{,}00\ \text{M}\); \(\ce{H2}\) — \(0{,}50\ \text{M}\); \(\ce{NH3}\) — \(0{,}25\ \text{M}\). Сколько молей водорода необходимо удалить из сосуда, чтобы увеличить концентрацию азота до \(1{,}1\ \text{M}\)? Равновесная реакция:

    \[ \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \]

40. Рассчитайте константу равновесия при \(25\ \text{°C}\) для каждой из следующих реакций по заданному значению \(\Delta G^{\circ}\). (a) \(\ce{I2(s) + Cl2(g) -> 2ICl(g)} \qquad \Delta G^{\circ} = -10{,}88\ \text{кДж}\); (b) \(\ce{H2(g) + I2(s) -> 2HI(g)} \qquad \Delta G^{\circ} = 3{,}4\ \text{кДж}\); © \(\ce{CS2(g) + 3Cl2(g) -> CCl4(g) + S2Cl2(g)} \qquad \Delta G^{\circ} = -39\ \text{кДж}\); (d) \(\ce{2SO2(g) + O2(g) -> 2SO3(g)} \qquad \Delta G^{\circ} = -141{,}82\ \text{кДж}\); (e) \(\ce{CS2(g) -> CS2(l)} \qquad \Delta G^{\circ} = -1{,}88\ \text{кДж}\).

41. Рассчитайте константу равновесия при указанной температуре. (a) \(\ce{I2(g) + Cl2(g) -> 2ICl(g)} \quad (T = 100\ \text{°C})\); (b) \(\ce{H2(g) + I2(g) -> 2HI(g)} \quad (T = 3{,}4\ \text{кДж})\); © \(\ce{2LiOH(s) + CO2(g) -> Li2CO3(s) + H2O(g)} \quad (T = 575\ \text{°C})\); (d) \(\ce{N2O3(g) -> NO(g) + NO2(g)} \quad (T = -10{,}0\ \text{°C})\); (e) \(\ce{SnCl4(l) -> SnCl4(g)} \quad (T = 200\ \text{°C})\).

42. Рассчитайте константу равновесия при указанной температуре. (a) \(\ce{I2(g) + Cl2(g) -> 2ICl(g)} \quad (T = 100\ \text{°C})\); (b) \(\ce{H2(g) + I2(g) -> 2HI(g)} \quad (T = 0{,}0\ \text{°C})\); © \(\ce{CS2(g) + 3Cl2(g) -> CCl4(g) + S2Cl2(g)} \quad (T = 125\ \text{°C})\); (d) \(\ce{2SO2(g) + O2(g) -> 2SO3(g)} \quad (T = 675\ \text{°C})\); (e) \(\ce{CS2(g) -> CS2(l)} \quad (T = 90\ \text{°C})\).

43. Рассмотрите следующую реакцию при \(298\ \text{К}\):

    \[ \ce{N2O4(g) <=> 2NO2(g)} \qquad K_P = 0{,}142 \]

    Каково стандартное изменение энергии Гиббса при этой температуре? Опишите, что происходит с исходной системой, в которой реагенты и продукты находятся в стандартных состояниях, по мере её приближения к равновесию.

44. Определите нормальную температуру кипения (в кельвинах) дихлорметана \(\ce{CH2Cl2}\). Найдите фактическую температуру кипения в Интернете или другом источнике и рассчитайте процентную погрешность температуры. Объясните различия, если они есть, между двумя значениями.

45. При каких условиях самопроизвольна реакция

$$ \ce{N2O4(g) -> NO(g) + NO2(g)} $$ ?

1. При комнатной температуре константа равновесия (\(K_w\)) самоионизации воды равна \(1{,}00 \times 10^{-14}\). Используя эту информацию, рассчитайте стандартное изменение свободной энергии для водной реакции иона водорода с гидроксид-ионом с образованием воды. (Подсказка: эта реакция обратна реакции самоионизации.)

2. Сероводород — загрязнитель, содержащийся в природном газе. После его удаления он превращается в серу по реакции:

   \[ \ce{2H2S(g) + SO2(g) <=> \tfrac{3}{8}S8(s,\ \text{ромбич.}) + 2H2O(l)} \]

   Чему равна константа равновесия этой реакции? Реакция эндотермическая или экзотермическая?

3. Рассмотрите разложение \(\ce{CaCO3}(s)\) на \(\ce{CaO}(s)\) и \(\ce{CO2}(g)\). Чему равно равновесное парциальное давление \(\ce{CO2}\) при комнатной температуре?

4. В лаборатории хлороводород \(\ce{HCl}(g)\) и аммиак \(\ce{NH3}(g)\) часто улетучиваются из бутылок с их растворами и реагируют с образованием хлорида аммония \(\ce{NH4Cl}(s)\) — белого налёта, часто наблюдаемого на лабораторной посуде. Предполагая, что число молей каждого газа, попавших в комнату, одинаково, чему равно максимальное парциальное давление \(\ce{HCl}\) и \(\ce{NH3}\) в лаборатории при комнатной температуре? (Подсказка: парциальные давления равны и достигают максимального значения в равновесии.)

5. Бензол можно получить из ацетилена.

   \[ \ce{3C2H2(g) <=> C6H6(g)} \]

   Определите константу равновесия при \(25\ \text{°C}\) и при \(850\ \text{°C}\). Самопроизвольна ли реакция при какой-либо из этих температур? Почему ацетилен не находят весь в виде бензола?

6. Диоксид углерода разлагается на \(\ce{CO}\) и \(\ce{O2}\) при повышенных температурах. Каково равновесное парциальное давление кислорода в образце при \(1000\ \text{°C}\), если начальное давление \(\ce{CO2}\) составляло \(1{,}15\ \text{атм}\)?

7. Тетрахлорметан — важный промышленный растворитель — получают хлорированием метана при \(850\ \text{К}\).

   \[ \ce{CH4(g) + 4Cl2(g) -> CCl4(g) + 4HCl(g)} \]

   Чему равна константа равновесия реакции при \(850\ \text{К}\)? Нужно ли нагревать или охлаждать реакционный сосуд, чтобы поддерживать постоянство температуры реакции?

8. Уксусная кислота \(\ce{CH3CO2H}\) может образовывать в газовой фазе димер \((\ce{CH3CO2H})_2\).

   \[ \ce{2CH3CO2H(g) <=> (CH3CO2H)2(g)} \]

   Димер удерживается двумя водородными связями с общей энергией \(66{,}5\ \text{кДж}\) на моль димера. При \(25\ \text{°C}\) константа равновесия димеризации равна \(1{,}3 \times 10^{3}\) (давление в атм). Чему равно \(\Delta S^{\circ}\) для этой реакции?