М о д у л ь 4. Химические равновесия

Понятие о химическом сродстве. Принцип Бертло−Томсена и область его применимости. Термодинамическая трактовка понятия химического сродства по Гиббсу и Гельмгольцу, де Донде–Пригожину. Химическая переменная. Условия химического равновесия. Закон действующих масс, история открытия и термодинамический вывод. Термодинамическая константа равновесия, другие виды констант равновесия и связь между ними. Энергия Гиббса химической реакции (уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа). Стандартная энергия Гиббса химической реакции и ее связь с термодинамической константой равновесия. Химические равновесия в гетерогенных системах и растворах. Особенности гетерогенных реакций с участием фаз постоянного состава. Принцип смещения равновесия Ле-Шаталье−Брауна, его термодинамическая трактовка. Зависимость констант равновесия от температуры. Уравнения изобары и изохоры реакции и их термодинамический вывод. Влияние давление на химические равновесия. Термодинамическое обоснование получения алмаза из графита. Расчеты констант равновесия химических реакций с использованием таблиц стандартных значений термодинамических функций, области применимости подобных расчетов. Вычисление стандартной энергии Гиббса и констант равновесия по методу Темкина−Шварцмана и с помощью функций приведенной энергии Гиббса. Расчеты выхода продуктов химических реакций различных типов. Выходы продуктов при совместном протекании нескольких химических реакций. Химические равновесия и тепловая теорема Нернста, следствия. Третий закон термодинамики. Химические равновесия в реальных системах. Реальные газы. Фугитивность (летучесть), методы ее вычисления. Расчет химических равновесий с реальными газами при высоких давлениях.

Тестовые вопросы к модулю 4

1. За меру химического сродства в настоящее время принимают

а)  при постоянных Т, Р; б)  при постоянных Р, Т;

в)  при постоянных Т, Р; г)  при постоянных Т.

2. Химическая переменная ξ равна:

а)  ; б)  ; в)  ; г)  .

3. Общее условие химического равновесия записывается как

а)  ; б)  ;

в) г) .

4. Константа равновесия для реакций с идеальными газами зависит

а) только от температуры;

б) только от давления;

в) от температуры, природы реагирующих веществ, записи стехиометрического уравнения реакции;

г) от температуры, общего давления и природы реагирующих веществ.

5. Направление реакции при заданных Р и Т определяется

а) знаком ; б) величиной ;

в) знаком ; г) знаком только .

6. Математически принцип Ле-Шателье записывается в виде

а)     0, если V 0; б)     0, если H 0;

в)  0, если V 0; г)  0, если Н 0.

7. В какую сторону сместится равновесие реакции А_тв + В_тв = С_газ (где А и В – фазы постоянного состава), если в систему ввести инертный газ при Р, Т = const?

а) вправо;

б) влево;

в) смещения не произойдет;

г) смещение зависит от количества инертного газа.

8. Для реакции А_тв + В_газ = С_тв (где А и С – фазы постоянного состава) справедливо:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

9. Для реакции А_тв + В_газ = С_тв известно, что P_A < P_C << P_B, тогда

а)  согласно закону действующих масс;

б)  , так как P_A < P_C; в)  , так как P_A < P_C << P_B;

г)  , поскольку .

10. Вблизи абсолютного нуля для реакции с веществами в кристаллическом состоянии справедливо:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

11. Вблизи абсолютного нуля:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

12. При Т → 0 справедливо:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

13. Величина определяется только

а) температурой; б) температурой и давлением;

в) температурой, давлением и природой исходных веществ;

г) температурой, давлением и природой всех реагентов.

14. В каких реакциях изменение температуры может изменить направление реакции?

а) если ; б) если , ;

в) если , ; г) если , .

15. Для реакции А_тв = В_тв + С_тв (все фазы постоянного состава):

а)  ; б)  ;

в)  не имеет смысла; г)  не имеет смысла.

16. Для реакций с идеальными газами:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  ;

где Σν – изменение числа молей в ходе реакции.

17. Для реакций с идеальными газами

а)  ; б)  ; в)  ;

г) соотношения между константами равновесия зависят от типа реакции.

18. Для реакции 2А + В = С + D с идеальными газами добавление инертного газа при постоянных Р и Т будет смещать равновесие

а) вправо; б) влево; в) смещения равновесия не произойдет;

г) направление смещения зависит от количества инертного газа.

19. Направление реакции А_тв  В_тв при Р, Т = const зависит

а) от соотношения парциальных давлений компонентов;

б) от массы компонентов;

в) от термодинамических свойств компонентов;

г) только от температуры реакции.

20. Для реакций с идеальными газами типа 2А + 3В = 2D + C

а) состав равновесной смеси не зависит от Р_общ;

б) K_p увеличивается с ростом Р_общ;

в) выход продуктов увеличивается с ростом Р_общ;

г) выход продуктов не зависит от Р_общ.

21. Для реакции с идеальными газами типа 3А_газ + В_тв = 2С_газ:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

22. Зависимость К_Р от температуры может быть задана уравнением:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

23. Для эндотермической реакции зависимость от температуры графически изображается

24. Разложение карбоната магния начнется на воздухе при температуре, когда

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  ;

где Р(СО₂) – относительное давление диссоциации карбоната магния.

25. Если , то

а) ; б) ;

в) ; г)  .

26. Для реакции с идеальными газами 3А + В = 2С

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

27. Для реакций с идеальными газами:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

28. Для реакции с идеальными газами 2A_газ + В_тв = С_газ справедливо:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

29. Для реакции с идеальными газами D_газ + 3А_газ = С_тв + 2В_газ выполняется соотношение:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

30. Для реакции с идеальными газами А + 3В = 2С + D справедливо:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

31. Для реакции с идеальными газами 2А + В = 3С справедливо:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

32. Константа равновесия реакции связана с приведенной энергией Гиббса Ф соотношением:

а)  ; б) ;

в)  ; г) .

33. Константа равновесия реакции по методу Темкина-Шварцмана вычисляется по уравнению:

а)  ;

б)  ;

в)  ;

г)  .

34. Для реакции А_кр + В_газ = С_кон, где А и С – конденсированные фазы переменного состава:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

35. Для реакции А_тв + В_газ = С_газ известно, что P_A < P_C << P_B, тогда

а)  согласно закону действующих масс;

б)  , поскольку P_A < P_C;

в)  , поскольку P_A < P_C << P_B;

г)  , поскольку μ_А = const.

36. Летучесть (фугитивность) газов можно приближенно оценить по уравнению:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

37. Коэффициент фугитивности (летучести) можно оценить по следующему уравнению:

а)  ; б)  ; в)  ; г) .

38. Оценить фугитивность (летучесть) реального газа можно по уравнению:

а)  ; б)  ; в)  ; г) .

39. Химический потенциал реального газа при высоких давлениях определяется уравнением:

а)  ; б)  ;

в)  ; г)  .

40. Константа равновесия К^о для реакций с реальными газами при высоких давлениях записывается в следующем виде:

а)  ; б)  ; в)  ; г)  .