Övningar Homogena Jämvikter

Transkript

1 Övningar Homogena Jämvikter 1 Tiocyanatjoner, SCN -, och järn(iii)joner, Fe 3+, reagerar med varandra enligt formeln SCN - + Fe 3+ FeSCN + färglös svagt gul 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) Lösningen blir färglös eller åtminstone ljusare b) Lösningens färg ändras inte c) Lösningen blir djupare röd d) [FeSCN + ] ökar e) [Fe 3+ ] ökar f) [SCN - ] ändras inte I vilka av följande gasjämvikter gynnas reaktionen åt höger av förhöjt tryck? a) N O 4 b) H + I c) SO + Cl d) CO + H e) C H 4 + H NO HI SO Cl CH 3 OH C H 6 3 Jämvikten SO (g) + O (g) SO 3(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) höja temperaturen b) öka trycket c) tillföra mer svaveldioxid d) tillsätta en katalysator e) ta bort syrgas 1 c) och d) c), d) och e) 3 b) och c)

2 4 Följande jämvikt har ställt in sig: 4 CO (g) + O (g) CO (g) ΔH = -568 kj för reaktionen åt höger. Jämviktsblandningen kommer att innehålla mer koldioxid om man (ett alternativ är korrekt) a) höjer totaltrycket och temperaturen b) sänker totaltrycket och temperaturen c) sänker totaltrycket och höjer temperaturen d) tillsätter en katalysator e) höjer totaltrycket och sänker temperaturen 5 En blandning av svaveldioxid och syre och svaveltrioxid befinner sig i jämvikt. SO (g) + O (g) SO 3(g) Reaktionen åt höger är exoterm. Vilka av följande påståenden är felaktiga? 5 a) Ökningen av [O ] medför att [SO 3 ] ökar. b) Tryckökning medför att mängden SO 3 minskar. c) Temperaturhöjning påverkar inte jämviktsblandningens sammansättning. d) Tillsats av en katalysator påverkar inte jämviktsblandningens sammansättning. e) Minskning av [SO ] medför att [O ] ökar. 6 I ett kärl med volymen 5,0 dm 3 upphettas 1,0 mol fosfor(v)klorid tills jämvikten PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g) Ställt in sig. Man finner att det har bildats 0,0 mol PCl 3. Vilket av följande påståenden är felaktig? 6 a) [PCl 3 ] = 0,040 mol/dm 3. b) Det har bildats 0,10 mol klorgas vid reaktionen. c) Jämviktskonstanten för reaktionen är 0,010 mol/dm 3. PCl 3 Cl d) Jämviktsvillkoret är K PCl 5 7 Aluminium reagerar med saltsyra under utveckling av väte. Ange tre metoder att öka reaktionens hastighet. 7 4 e) 5 b) och c) 6 b) 7 Höja koncentrationen för saltsyran; Höja temperaturen; Mindre aluminiumbitar, omröring

3 8 Teckna uttrycken för nedanstående jämvikter och ange enheten för jämviktskonstanten. 8 a) H O (g) H (g) + O (g) b) CO (g) + H (g) CO (g) + H O (g) c) 4NH 3(g) + 5O (g) 4NO (g) + 6H O (g) d) 4HCl (g) + O (g) H O (g) + Cl (g) 9 För jämvikten NO (g) NO (g) + O (g) Är jämviktskonstanten K = 0,50 mol/dm 3 vid ca 350 o C. För reaktionen åt höger är ΔH > 0. I en behållare på 10,0 L finns vid ett tillfälle,0 mol kvävemonoxid, 0,050 mol syrgas och 0,0 mol kvävedioxid. Vilka två av följande påståenden är korrekta? 9 a) Systemet befinner sig i jämvikt vid 350 o C. b) Systemet är inte i jämvikt vid 350 o C. Reaktionen går spontant åt vänster. c) Systemet är inte i jämvikt vid 350 o C. Reaktionen går spontant åt höger. d) Jämviktsblandningens sammansättning ändras om temperaturen ändras. e) Jämviktsblandningens sammansättning ändras inte om trycket ändras. 10 För jämvikten N (g) + 3H (g) NH 3(g) Är jämviktskonstanten 10,0 (mol/dm 3 ) - vid 300 o C och 0,70 (mol/dm 3 ) - vid 400 o C. Vilket av nedanstående påståenden är felaktigt? 10 a) Reaktionen N (g) + 3H (g) NH 3(g) är exoterm. b) Vid höjning av trycket i en jämviktsblandning vid konstant temperatur minskar [NH 3 ]. c) Vid höjning av temperaturen i en jämviktsblandning från 300 o C till 400 o C vid konstant tryck minskar [NH 3 ]. d) Vid ökning av mängden kvävgas i en jämviktsblandning ökar [NH 3 ]. 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) + H O (g) CO (g) + H (g) Är 4,0 vid rådande temperatur. Undersök om blandningen befinner sig i jämvikt. Om så inte är fallet, åt vilket håll kommer reaktionen att gå? 11 8 a) [ H ] [O ] =K M [ H O ] b) 9 a) och d) 10 b) 11 Reaktionen går åt höger CO H O CO H K c) 4 NO H O 4 NH O K M d) H O Cl 4 HCl O 1 K M

4 1 Pentan kan förbrännas enligt reaktionsformeln C 5 H 1(g) +8O (g) 5CO (g) + 6H O (g) ΔH = -3,3 MJ Vilket av följande påståenden är felaktigt? 1 a) Det behövs 8,0 m 3 syrgas för att förbränna 1 m 3 pentan. b) Om reaktionen sker vid konstant tryck och temperatur (> 100 o C) ökar volymen. c) Om reaktionen sker vid konstant volym och temperatur (> 100 o C) minskar trycket. d) Om man vill hålla temperaturen konstant måste värme ledas bort. e) 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 PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g) I blandningen är [PCl 5 ] = 0,5 M, [PCl 3 ] = 0,50 M, och [Cl ] = 0,011 M. Beräkna jämviktskonstanten. Även enheten skall anges Fosgen, COCl, kan framställas genom reaktion mellan kolmonoxid och klor enligt reaktionsformeln CO (g) + Cl (g) COCl (g) En jämviktsblandning I en behållare som har volymen,0 dm 3 består av 4,0 mol CO,,0 mol Cl och dessutom 3,0 mol COCl. Beräkna jämviktskonstanten inklusive enheten för konstanten 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) + H O (g) CO (g) + H (g) Jämviktsblandningen visade sig innehålla 0,40 mol koldioxid. Beräkna härav jämviktskonstanten vid den aktuella temperaturen c) 13, 10 - M 14 0,75 M ,44

5 16 Kvävemonoxid, NO, kan reagera med syrgas till kvävedioxid, NO. Man kan ställa upp följande reaktionsformler. NO (g) + O (g) NO (g) med jämviktskonstanten K 1 NO (g) N O 4(g) med jämviktskonstanten K NO (g) + O (g) N O 4(g) med jämviktskonstanten K 3 Ange sambandet mellan K 1, K och K Då jod löses i en kaliumjodidlösning inställer sig jämvikten I (aq) + I - (aq) I 3 - (aq) Till 1,00 dm 3 av en kaliumjodidlösning med koncentrationen 5, mol/dm 3 sätts 1, mol jod, I. Med en spektrofotometer mäts halten av jodmolekyler, I, i jämviktsblandningen till 4, mol/dm 3. Beräkna jämviktskonstanten för ovanstående jämvikt. Volymändringen vid tillsatts av jod försummas I en behållare med volymen 50,0 dm 3 införs 1,00 mol kolmonoxid och dessutom 3,40 mol vätgas. Gasblandningen upphettas till en viss temperatur. Ämnena reagerar enligt formeln CO (g) + H (g) CH 3 OH (g) När jämvikt ställt in sig finner man att gasblandningen innehåller 0,400 mol metanol. Beräkna jämviktskonstanten Då en blandning av kvävgas och syrgas upphettas till mycket hög temperatur inställer sig jämvikten N (g) + O (g) NO (g) Vid upphettning till 500 K av en gasblandning som bestod av 0,10 mol syrgas och 0,780 mol kvävgas erhöll man 0,074 mol kvävemonoxid. Beräkna jämviktskonstanten för reaktionen vid nämnd temperatur K 1 K = K M M ,043

6 0 Man har en blandning av,17 mol kvävgas och 3,56 mol vätgas i ett kärl med volymen 1,00 dm 3. 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 N (g) + 3H (g) NH 3(g) Jämviktskonstantens enhet skall anges. 0 1 En mol kvävgas och en mol syrgas blandas. Temperaturen höjs till ett visst värde. Jämvikten N (g) + O (g) NO (g) inställer sig. I jämviktsblandningen är kvävemonoxidens koncentration % av syrgasens ursprungliga koncentration. Sambandet mellan temperatur och jämviktskonstant för reaktionen framgår av nedanstående tabell. Vilken är jämviktstemperaturen? Svara med närmaste hela hundratal celsiusgrader. 1 Temperatur ( o C) Jämviktskonstant , , , , , , , Vid en viss temperatur innehåller en jämviktsblandning 30,0 % SO 3, 3,00 % SO, 1,00 % O och 66,0 % N. I samtliga fall avses volymprocent. Beräkna jämviktskonstanten för jämvikten SO 3(g) SO (g) + O (g) vid gällande temperatur. Gasvolymen är 5,0 dm 3 /mol. 3 I en behållare införs 6,8 g ammoniak. Behållaren upphettas till 600 K. Då jämvikten NH 3(g) N (g) + 3H (g) ställt in sig finns 0,040 mol ammoniak i behållaren. Hur många mol vätgas innehåller den då? 3 0 0,004 M o C 4, M 3 0,54 mol

7 4 Bestäm enheten för jämviktskonstanten då: 4 a) fosfor(v)klorid bildas ur fosfor(iii)klorid och klor b) dikvävetetraoxid bildas ur kvävedioxid. 5 En behållare, som rymmer 0,50 dm 3 innehåller vid jämvikt 3, mol NO (g), 0,80 mol O (g) och 0,5 mol NO (g). Beräkna jämviktskonstanten för reaktionen 5 NO (g) + O (g) NO (g). 6 Jämviktskonstanten för reaktionen H (g) + I (g) HI (g) Är 49 vid 450 o C. Ett kärl innehåller vid denna temperatur 5,0 mol H, 0,5 mol I och 3,5 mol HI. Åt vilket håll kommer reaktionen att gå? 6 7 Kolmonoxid reagerar med vattenånga. Det bildas koldioxid och vätgas enligt reaktionsformeln: CO (g) + H O (g) CO (g) + H (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. 7 a) Beräkna jämviktskonstanten vid rådande försöksbetingelser. b) Hur många gram vätgas innehåller jämviktsblandningen? c) 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. 8 Man värmer 1,00 mol H och 1,00 mol I till 450 o C. Hur många gram HI finns vid jämvikt i behållaren? 8 K = 49 för bildandet av HI. 4 a) M -1 b) M , 10 5 M -1 6 Åt höger 7 a) K = 3,3 b) 0,81 g c) 0,35 mol 8 00 g