Розділ: Хімічна реакція
Тема: Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага
Кількість завдань: 36
ТЕМА: Хімічна рівновага. Вплив температури і тиску на напрямок реакції. Термохімічні рівняння.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати термохімічні рівняння оборотних реакцій, застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення рівноваги.
Якщо \(\Delta H\gt 0\) (реакція ендотермічна), зниження температури зміщує рівновагу ліворуч (бо сприяє екзотермічному зворотному процесу).
Підвищення тиску зрушує рівновагу в бік, де менше молекул газуватих речовин. Тому, щоб зміщення було ліворуч, у лівій частині має бути менше молекул газів, ніж у правій.
| Варіант відповіді | Рівняння | \(\Delta H\) | Зміна кількості молекул й об’єму газуватих речовин і тиску | Напрямок зміщення хімічної рівноваги внаслідок |
| А | \(\mathrm{CO_2+C\rightleftarrows 2CO}\) | \(\gt 0\) | \(1V\rightarrow 2V\) | Ліворуч ← |
| Б | \(\mathrm{2SO_2+O_2\rightleftarrows 2SO_3}\) | \(\lt 0\) | \(3V\rightarrow 2V\) | Праворуч → |
| B | \(\mathrm{N_2+O_2\rightleftarrows 2NO}\) | \(\gt 0\) | \(2V\rightarrow 2V\) | не залежить від тиску |
| Г | \(\mathrm{H_2+Cl_2\rightleftarrows 2HCl}\) | \(\lt 0\) | \(2V\rightarrow 2V\) | не залежить від тиску |
Відповідь: A.
ТЕМА: Хімічні реакції. Тепловий ефект хімічних реакцій. Об’ємні відношення газів у хімічних реакціях.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати перебіг хімічної реакції, класифікувати реакції за тепловим ефектом.
Унаслідок збільшення тиску рівноважна об’ємна частка складної речовини зростає (наприклад, за \(200\ ^\circ\mathrm{C}\) від \(20\ \text{%}\) за \(0\mathord{,}1\ \text{МПа}\) до \(81\mathord{,}5\ \text{%}\) за \(10\ \text{МПа}\)). Це означає, що підвищення тиску сприяє перебігу прямої реакції. За принципом Ле Шательє підвищення тиску зміщує рівновагу в бік, де менше молекул газу. Отже, реакція відбувається зі зменшенням об’єму.
Унаслідок підвищення температури рівноважна частка складної речовини зменшується (наприклад, за \(1\mathord{,}0\ \text{МПа}\) \(60\mathord{,}1\ \text{%}\) за \(200\ ^\circ\mathrm{C}\) і \(41\mathord{,}0\ \text{%}\) за \(400\ ^\circ\mathrm{C}\)) Це означає, що нагрівання зміщує рівновагу в бік більшої концентрації реактантів. Якщо нагрівання сприяє зворотній реакції, то пряма реакція є екзотермічною.
Отже, правильне продовження висновку: «Реакція сполучення відбувається зі зменшенням об’єму, є екзотермічною».
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Оборотні реакції. Умови зміщення хімічної рівноваги. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати рівняння оборотних реакцій і застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги внаслідок зміни тиску.
Якщо система в станi рiвноваги зазнає певної дiї, то рівновага в системі зміститься так, щоб зменшити вплив цiєї дiї.
$$ \mathrm{H_2\ (\text{г})+Cl_2\ (\text{г})\rightleftarrows 2HCl\ (\text{г})}. $$Унаслідок перебігу прямої реакції тиск у закритій системі не зміниться, бо
$$ V(\mathrm{H_2})+V(\mathrm{Cl_2})=V(\mathrm{HCl}). $$У стані хімічної рівноваги швидкість прямої реакції дорівнює швидкості оберненої реакції.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Оборотні реакції. Умови зміщення хімічної рівноваги. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати рівняння оборотних реакцій і застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги внаслідок зміни температури, тиску, концентрації реагентів тощо.
Якщо система в станi рiвноваги зазнає певної дiї, то рівновага в системі зміститься так, щоб зменшити вплив цiєї дiї.
Унаслідок перебігу прямої реакції тиск підвищується, бо
Ця реакція ендотермічна \((\Delta H\gt 0),\) унаслідок її перебігу тепло поглинається.
Тобто утворенню карбон(ІІ) оксиду й водню сприяють зниження тиску й підвищення температури.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Хімічна реакція. Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати рівняння оборотних реакцій і застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування напрямку зміщення хімічної рівноваги.
Система, що перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
Проаналізувавши наведене в умові завдання рівняння реакції можна дійти висновку, що перебіг прямої реакції – синтезу сульфур(VI) оксиду – відбувається з виділенням теплової енергії.
Тобто підвищення температури (В) має бути скомпенсоване зміщенням хімічної рівноваги вліво, адже розкладання сульфур(VI) оксиду – ендотермічний процес, під час якого теплота поглинається.
Щодо інших варіантів відповіді: з огляду на мольні (а отже й об’ємні) відношення газів збільшення концентрації сульфур(VI) оксиду (А) і зменшення концентрації кисню (Б) зміщуватиме хімічну рівновагу ліворуч.
Тиск сульфур(IV) оксиду й кисню сумарною кількістю речовини \(3\ \text{моль}\) вищий за тиск сульфур(VI) оксиду, кількість речовини якого за рівнянням реакції становить \(2\ \text{моль}.\) Тому підвищення тиску приведе до зміщення хімічної рівноваги праворуч.
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна реакція. Хімічна рівновага й умови зміщення її.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати перебіг оборотних (взаємозворотних) реакцій, застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування напрямку зміщення рівноваги.
Тиск у системі підвищуватиметься зі збільшенням об’ємів газів у ній:
| Частина рівняння | Теплота внаслідок реакції | ||
| ліва | права | ||
A |
\(1V\) \(\mathrm{CO}+1V\) \(\mathrm{H_2O}\) | \(1V\) \(\mathrm{CO_2}+1V\) \(\mathrm{H_2O}\) | виділяється |
Б |
\(2V\) \(\mathrm{SO_2}\) + \(1V\) \(\mathrm{O_2}\) | \(2V\) \(\mathrm{SO_3}\) | |
B |
\(1V\) \(\mathrm{CO_2}\) | \(2V\) \(\mathrm{CO}\) | поглинається |
Г |
\(3V\) \(\mathrm{O_2}\) | \(2V\) \(\mathrm{O_3}\) | |
Тиск у системі зміститься в бік утворення продуктів реакції (праворуч), щоб скомпенсувати підвищення і тиску, і температури в реакції, що відбувається зі зменшенням об’єму і поглинанням теплової енергії.
Такою реакцією є перетворення кисню на озон.
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна реакція. Хімічна рівновага й умови зміщення її.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати перебіг оборотних (взаємозворотних), застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування напрямку зміщення рівноваги.
Тиск у системі підвищуватимуться зі збільшенням об’ємів газів у ній:
| Частина рівняння | Збільшення тиску в системі | ||
| ліва | права | ||
A |
\(2V\) \(\mathrm{NO_2}\) | \(1V\) \(\mathrm{N_2O_4}\) | приведе до зміщення рівноваги в бік утворення \(\mathrm{N_2O_4}\) |
Б |
\(1V\) \(\mathrm{I_2}\) + \(1V\) \(\mathrm{N_2O_4}\) | \(2V\) \(\mathrm{HI}\) | не вплине на рівновагу |
B |
\(2V\) \(\mathrm{SO_3}\) | \(2V\) \(\mathrm{SO_2}\) + \(1V\) \(\mathrm{O_2}\) | приведе до зміщення рівноваги в бік утворення \(\mathrm{SO_3}\) |
Г |
\(1V\) \(\mathrm{CO_2}\) | \(2V\) \(\mathrm{CO}\) | приведе до зміщення рівноваги в бік утворення \(\mathrm{CO}\) |
Тиск у системі має знизитися, щоб скомпенсувати дію зовнішнього чинника.
Відповідь: A.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Для розв’язання завдання потрібно застосувати загальний принцип зміщення хімічної рівноваги, сформульований Ле Шательє. Принцип полягає в тому, що система, яка перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом (зміною температури, тиску, концентрації реагентів і продуктів реакції тощо) прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши дію впливу.
У реакції, рівняння якої
для зміщення хімічної рівноваги в бік утворення метанолу потрібно підвищити тиск і знизити температуру. На протидію цьому рівновага в системі зміститься в бік утворення метанолу, адже синтез метанолу відбувається зі зменшенням об’єму і виділенням теплової енергії.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою.
Система, що перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
Проаналізувавши рівняння оборотної реакції $$ \mathrm{\underbrace{N_2}_{1V}\ \text{(г)} +\underbrace{3H_2}_{3V}\ \text{(г)} \rightleftarrows \underbrace{2NH_3}_{2V}\ \text{(г)}}, $$ можна дійти висновку, що введення додаткової порції водню сприятиме збільшенню його концентрації. Унаслідок цього рівновага зміщуватиметься вправо – у бік зменшення концентрації азоту й, відповідно, водню і, відповідно, в бік збільшення концентрації амоніаку. Цим змінам відповідають графіки, зображені на рисунку Г.
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою.
Система, що перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
1 Зменшення концентрації газуватого метанолу в суміші зумовить зміщення рівноваги в праву частину рівняння.
2 Зміщенню рівноваги в бік утворення карбон(ІІ) оксиду сприятиме зменшення концентрації водню. Оскільки система намагатиметься компенсувати це зменшення, то рівновага зміститься в бік утворення водню і, відповідно, карбон(ІІ) оксиду.
3 Ця реакція екзотермічна, тому підвищення температури приведе до зсування хімічної рівноваги в бік розкладання метанолу на водень і карбон(ІІ) оксид.
4 Підвищення тиску зсуватиме хімічну рівновагу вправо, бо внаслідок прямої реакції об’єм газу зменшується, тож зменшується і тиск, який він справляє:
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою, аналізувати інформацію, подану як у текстовій, так і в графічній формі.
Система, що перебуває у стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
В оборотній реакції, рівняння якої $$ \mathrm{\underbrace{CH_4}_{1\ \text{об'єм}}\ \text{(г)} \rightleftarrows C\ \text{(т)}+\underbrace{2H_2}_{2\ \text{об'єми}}\ \text{(г)}}, $$ об’єм водню (продукту прямої реакції), а отже й тиск у системі, більший за об’єм метану (реагенту). За результатами аналізування графіків можна дійти таких висновків:
І. З підвищенням температури збільшується об’ємна частка водню в рівноважній суміші, це означає, що підвищення температури сприяє зміщенню хімічної рівноваги вправо, тобто реакція ендотермічна. Підтвердженням цього також є перше речення умови, у якому зауважено, що за високих температур метан розкладається на прості речовини.
ІI. За тієї самої температури об’ємна частка водню в рівноважній суміші більша за тиску \(p_2\) порівняно з його часткою за тиску \(p_1\). Оскільки перебіг прямої реакції супроводжується збільшенням об’єму, то утворенню водню сприятиме зниження тиску, тобто \(p_2\lt p_1\).
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою.
Система, що перебуває у стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
У всіх наведених варіантах відповіді йдеться про реакції, реагенти і продукти яких – гази. Тобто з-поміж реакцій потрібно вибрати ту, у якій загальний об’єм газів, формули яких зазначено в лівій частині хімічного рівняння, менший порівняно із загальним об’ємом газів, формули яких зазначено в його правій частині:
А \(\mathrm{\underbrace{3O_2}_{3\ \text{об'єми}}\ \text{(г)}\rightleftarrows \underbrace{2O_3}_{2\ \text{об'єми}}\ \text{(г)}},\ \triangle H\gt 0\)
Б \(\mathrm{\underbrace{2NO_2}_{2\ \text{об'єми}}\ \text{(г)}\rightleftarrows \underbrace{N_2O_4}_{1\ \text{об'єм}}\ \text{(г)}},\ \triangle H\lt 0\)
В \(\mathrm{\underbrace{\underbrace{CO}_{1\ \text{об'єм}}\ \text{(г)}+\underbrace{2H_2}_{2\ \text{об'єми}}}_{3\ \text{об'єми}}\ \text{(г)}\rightleftarrows \underbrace{CH_3OH}_{1\ \text{об'єм}}\ \text{(г)}},\ \triangle H\lt 0\)
Г \(\mathrm{\underbrace{\underbrace{CH_4}_{1\ \text{об'єм}}\ \text{(г)}+\underbrace{H_2O}_{1\ \text{об'єм}}}_{2\ \text{об'єми}}\ \text{(г)} \rightleftarrows \underbrace{\underbrace{CO}_{1\ \text{об'єм}}\ \text{(г)}+\underbrace{3H_2}_{3\ \text{об'єми}}}_{4\ \text{об'єми}}\ \text{(г)}},\ \triangle H\gt 0\)
Цю умову задовольняє реакція Г. Вона ендотермічна (\(\triangle H\gt 0)\), тому зниження температури також сприятиме зміщенню хімічної рівноваги \(\xleftarrow{\text{ліворуч}}\).
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Тепловий ефект хімічної реакції. Екзо- й ендотермічні реакції. Оборотні реакції. Хімічна рівновага й умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні реакції за тепловим ефектом й застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги.
Якщо система в стані рівноваги зазнає певної дії, то рівновага в системі зміститься так, щоби зменшити вплив цієї дії.
Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого зменшується внутрiшня енергiя системи й видiляється тепло, \(\triangle H\lt 0\).
Ендотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого збільшується внутрiшня енергiя системи й поглинається тепло, \(\triangle H\gt 0\).
Зниження тиску приведе до зміщення праворуч рівноваги реакції, яка відбувається зі збільшенням тиску.
Реакція, рівняння якої \(\mathrm{\overbrace{\overset{\text{2 об'єми}}{2SO_2}\ (\text{г})+\overset{\text{1 об'єм}}{O_2}\ (\text{г})}^{\text{3 об'єми}}=\overset{\text{2 об'єми}}{2SO_3}\ (\text{г})}\), екзотермічна й відбувається зі зменшенням об’єму й, відповідно, тиску. Тому для зміщення хімічної рівноваги праворуч потрібно зменшити концентрацію сульфур(VІ) оксиду \(\mathrm{SO_3}\) й підвищити тиск.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Тепловий ефект хімічної реакції. Екзо- й ендотермічні реакції. Оборотні реакції. Хімічна рівновага й умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні реакції за тепловим ефектом й застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги.
Якщо система в стані рівноваги зазнає певної дії, то рівновага в системі зміститься так, щоби зменшити вплив цієї дії.
Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого зменшується внутрiшня енергiя системи й видiляється тепло, \(\triangle H\lt 0\).
Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого збільшується внутрiшня енергiя системи й поглинається тепло, \(\triangle H\gt 0\).
Тобто підвищення температури приведе до зміщення вправо рівноваги ендотермічних реакцій – варіанти відповіді В і Г.
Зниження тиску приведе до зміщення праворуч рівноваги реакції, яка відбувається зі збільшенням тиску.
Реакція, рівняння якої
\(\mathrm{\overset{\text{1 об'єм}}{CO_2}\ (\text{г})+C\ (\text{т})\rightleftarrows \overset{\text{2 об'єми}}{2CO}\ (\text{г})}\),
відбувається зі збільшенням тиску, а реакція, рівняння якої
\(\mathrm{\overset{\text{3 об'єми}}{3O_2}\ (\text{г})+C\ (\text{т})\rightleftarrows \overset{\text{2 об'єми}}{2O_3}\ (\text{г})}\), – зі зменшенням.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Тепловий ефект хімічної реакції. Екзо- й ендотермічні реакції. Оборотні реакції. Хімічна рівновага й умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні реакції за тепловим ефектом й застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги.
Якщо система в стані рівноваги зазнає певної дії, то рівновага в системі зміститься так, щоби зменшити вплив цієї дії.
Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого зменшується внутрiшня енергiя системи й видiляється тепло, \(\triangle H\lt 0\).
Ендотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого збільшується внутрiшня енергiя системи й поглинається тепло, \(\triangle H\gt 0\).
Оскільки в термохімічному рівнянні, наведеному в умові, зазначено, що \(\triangle H\gt 0\), відповідна хімічна реакція ендотермічна. Тож для визначення правильної відповіді потрібно зробити вибір між варіантами відповіді А і Б.
На зміну об’єму реакції, рівняння якої \(\mathrm{\overset{\text{1 об'єм}}{CO_2}\ (\text{г})+C\ (\text{т})\rightleftarrows \overset{\text{2 об'єми}}{2CO}\ (\text{г})}\), впливають речовини лише в газуватому стані – карбон(IV) оксид і карбон(ІІ) оксид, реакція відбувається зі збільшенням об’єму.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє. Тепловий ефект хімічної реакції.
Завдання скеровано на перевірку вміння інтерпретувати інформацію щодо оборотної хімічної реакції, подану в графічній формі, класифікувати хімічну реакцію за тепловим ефектом.
Згідно з принципом Ле Шательє система, що перебуває у стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
Проаналізувавши графіки залежності об’ємної частки (%) продукту реакції в рівноважній газуватій суміші від температури за різних значень тиску, можна дійти таких висновків:
– зі збільшенням тиску вихід продукту збільшується;
– з підвищенням температури вміст продукту реакції в реакційній суміші зменшується.
Тобто йдеться про реакцію, яка відбувається зі зменшенням об’єму, екзотермічну.
Відповідь: A.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою.
Система, що перебуває у стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
У всіх наведених варіантах відповіді йдеться про реакції, реагенти й продукти яких – гази. Тобто з-поміж реакцій потрібно вибрати ту, у якій загальний об’єм газів, формули яких зазначено в правій частині хімічного рівняння, більший порівняно із загальним об’ємом газів, формули яких зазначено в його лівій частині:
A |
$$ \underset{2}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{CO}}\ (\text{г})\ + \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{Cl_2}}\ (\text{г}) }} \rightleftarrows \underset{1}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{COCl_2}}\ (\text{г}) }} $$ |
Б |
$$ \underset{3}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 2\ \text{моль}\\ 2\ \text{об'єми} \end{array} }{\mathrm{2SO_2}}\ (\text{г})\ + \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{O_2}}\ (\text{г}) }} \rightleftarrows \underset{2}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 2\ \text{моль}\\ 2\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{2SO_3}}\ (\text{г}) }} $$ |
B |
$$ \underset{2}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{CH_4}}\ (\text{г})\ + \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{H_2O}}\ (\text{г}) }} \rightleftarrows \underset{4}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{CO}}\ (\text{г})\ + \underset{ \begin{array}{c} 3\ \text{моль}\\ 3\ \text{об'єми} \end{array} }{\mathrm{3H_2}}\ (\text{г}) }} $$ |
Г |
$$ \underset{4}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 4\ \text{моль}\\ 4\ \text{об'єми} \end{array} }{\mathrm{4HCl}}\ (\text{г})\ + \underset{ \begin{array}{c} 1\ \text{моль}\\ 1\ \text{об'єм} \end{array} }{\mathrm{O_2}}\ (\text{г}) }} \rightleftarrows \underset{4}{\underbrace{ \underset{ \begin{array}{c} 2\ \text{моль}\\ 2\ \text{об'єми} \end{array} }{\mathrm{2Cl_2}}\ (\text{г})\ + \underset{ \begin{array}{c} 2\ \text{моль}\\ 2\ \text{об'єми} \end{array} }{\mathrm{2H_2O}}\ (\text{г}) }} $$ |
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння інтерпретувати інформацію, подану в графічній формі, застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою.
Згідно з принципом Ле Шательє система, що перебуває у стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши дію цього впливу.
Проаналізувавши графіки залежності об’ємної частки (%) продукту реакції в рівноважній газуватій суміші від температури за різних значень тиску, можна дійти висновку, що з підвищенням температури вміст продукту реакції зменшується. Тобто йдеться про екзотермічну реакцію. До таких належать реакції синтезу амоніаку (Б) і гідроген хлориду (В).
За графіком також можна визначити, що об’ємна частка продукту реакції зменшується зі зниженням тиску (наприклад, за температури 400 °С вміст продукту реакції в суміші за тиску 1000 атм більший порівняно з його вмістом за 600, 300, 100...1 атм).
Тиск не впливає на рівновагу реакції (В), оскільки за її рівнянням мольні (і, відповідно, об’ємні) частки газів у лівій і правій частинах рівні:
Натомість реакція (Б), перебіг якої супроводжуваний зменшенням загального об’єму, залежить від тиску:
Тобто зі зниженням тиску рівновага цієї реакції зміщується ліворуч й об’ємна частка її продукту (амоніаку) у реакційній суміші зменшується.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для керування хімічною рівновагою.
Система, що перебуває у стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши його дію.
Проаналізувавши наведене в умові завдання рівняння реакції
можна дійти висновку, що перебіг прямої реакції – синтезу сульфур(VI) оксиду – відбувається з виділенням теплової енергії (\(\triangle\ H\lt 0\)).
Тобто підвищення температури має бути компенсоване зміщенням хімічної рівноваги вліво, адже розкладання сульфур(VI) оксиду – ендотермічний процес, під час якого теплота поглинається.
Щодо інших варіантів відповіді:
А з огляду на мольні (а отже й об’ємні) відношення газів підвищення тиску зміщуватиме хімічну рівновагу праворуч. Адже тиск сульфур(IV) оксиду й кисню сумарною кількістю речовини 3 моль вищий за тиск сульфур(VI) оксиду, кількість речовини якого за рівнянням реакції становить 2 моль;
В, Г збільшення концентрації кисню або сульфур(IV) оксиду приведе до зміщення хімічної рівноваги праворуч, адже під час прямої реакції ці гази реагують між собою, тобто їхня концентрація зменшується.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Хімічна реакція. Хімічна рівновага. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку знання понять оборотна реакція, хімічна рівновага й розуміння впливу різних чинників на хімічну рівновагу.
Оборотна реакція – це реакція, яка відбувається в прямому і зворотному напрямках. Хімічна рівновага – стан, за якого швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції. Хімічна рівновага є динамічною. На зміщення рівноваги впливає концентрація реагентів і продуктів реакції, тиск і температура. Вплив цих чинників описує принцип Ле Шательє: якщо змінити одну з умов, за якої система перебуває в рівновазі (концентрацію, тиск або температуру), то рівновага зміщується в бік тієї реакції, яка протидіє цій зміні. Відповідно до принципу Ле Шательє, підвищення тиску зміщує рівновагу в бік менших об’ємів (тиск знижується), а зниження тиску зміщує рівновагу в бік більших об’ємів (тиск підвищується); підвищення температури зміщує рівновагу в бік ендотермічної реакції (температура знижується), а зниження температури зміщує рівновагу в бік екзотермічної реакції (температура підвищується); збільшення концентрації реагентів зміщує рівновагу в бік продуктів реакції.
За умовою завдання необхідно проаналізувати рівняння оборотних реакцій і вказати рівняння реакції, у якій зниження тиску зумовить зміщення хімічної рівноваги праворуч, тобто в бік прямої реакції. Відповідно до принципу Ле Шательє, зниження тиску зміщує рівновагу в бік більших об’ємів (тиск підвищується).
Отже, необхідно визначити, у якій оборотній реакції пряма реакція відбувається зі збільшенням об’ємів.
Лише в оборотній реакції $$ \mathrm{ \underset{1\ \text{об'єм}}{\underbrace{\underset{1\ \text{об'єм}}{\underbrace{CO_{2\ (\text{г})}}}+\underset{-}{\underbrace{C_{(\text{т})}}}}} \rightleftarrows \underset{2\ \text{об'єми}}{\underbrace{2CO_{(\text{г})}}} } $$ об’єм збільшується.
Відповідь: B.
ТЕМА: Хімічна реакція. Хімічна рівновага. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку знання понять оборотна реакція, хімічна рівновага й розуміння впливу різних чинників на хімічну рівновагу.
Хімічна рівновага – стан, за якого швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції. Хімічна рівновага є динамічною. На зміщення рівноваги впливає концентрація реагентів і продуктів реакції, тиск і температура. Вплив цих чинників описує принцип Ле Шательє: якщо змінити одну з умов, за якої система перебуває в рівновазі (концентрацію, тиск або температуру), то рівновага зміщується в бік тієї реакції, яка протидіє цій зміні. Відповідно до принципу Ле Шательє, підвищення тиску зміщує рівновагу в бік менших об’ємів (тиск знижується), а зниження тиску зміщує рівновагу в бік більших об’ємів (тиск підвищується); підвищення температури зміщує рівновагу в бік ендотермічної реакції (температура знижується), а зниження температури зміщує рівновагу в бік екзотермічної реакції (температура підвищується); збільшення концентрації реагентів зміщує рівновагу в бік продуктів реакції.
У завданні необхідно визначити, як змінити тиск і температуру для зміщення рівноваги в бік утворення метанолу (пряма реакція).
Проаналізуймо рівняння оборотної реакції, наведеної в завданні. Пряма реакція (утворення метанолу) супроводжується зменшенням тиску (із трьох об’ємів газів утворюється один, об’єм зменшується) і підвищенням температури (екзотермічна реакція, \(\triangle H\lt 0\)). Відповідно до принципу Ле Шательє, для зміщення рівноваги в бік менших об’ємів тиск необхідно підвищити; для зміщення рівноваги в бік екзотермічної реакції температуру необхідно знизити.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Загальний принцип зміщення хімічної рівноваги полягає в тому, що система, яка перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом (зміною температури, тиску, умісту реагентів і продуктів реакції тощо) прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши дію впливу.
Серед наведених варіантів умову завдання задовольняє реакція
$$ \underbrace{\mathrm{CO\ (\text{г.})}}_{1V}+ \underbrace{\mathrm{2H_2\ (\text{г.})}}_{2V}\rightleftarrows \underbrace{\mathrm{CH_3OH\ (\text{г.})}}_{1V}. $$Ця реакція відбувається зі зменшенням об’єму. Тому підвищення тиску приведе до зміщення хімічної рівноваги в бік утворення продуктів.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Ця реакція ендотермічна, відбувається зі збільшенням об’єму. Тому з-поміж наведених варіантів зміщенню рівноваги в бік утворення кисню сприятиме зниження тиску.
Відповідь: Г.
ТЕМА: Неорганічна хімія. Металічні елементи. Метали.
Завдання скеровано на перевірку вміння використовувати ряд активності металів для порівняння їхніх властивостей.
Магній у ряду активності розташований лівіше від заліза, тому активніше і, відповідно, швидше реагує з хлоридною кислотою (рис. 1).
Рис. 1. Ряд активності металів
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Швидкість хімічної реакції. Чинники, що впливають на швидкість хімічної реакції. Каталіз.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати чинники, що впливають на швидкість хімічної реакції.
У лабораторних умовах кисень добувають розкладанням деяких оксигеновмісних речовин, зокрема гідроген пероксиду:
$$ \mathrm{2H_2O_2=2H_2O+O_2 \uparrow .} $$Нагрівання і каталізатор пришвидшують цей процес.
Каталізатори – речовини, які пришвидшують хімічні реакції, але не входять до складу їхніх продуктів.
Щіпка манган(ІV) оксиду пришвидшує розкладання все нових і нових порцій гідроген пероксиду. Сам манган(ІV) оксид бере участь у реакції, однак унаслідок її залишається незмінним.
Тож реакція в другій пробірці відбуватиметься швидше, а тому саме в ній швидше займеться жеврійна скіпка.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Швидкість хімічних реакцій.
Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати залежність швидкості хімічної реакції від різних чинників.
Швидкість хімічної реакції – це швидкість утворення її продуктів або витрачання реагентів.
Зі зростанням температури хімічні реакції переважно пришвидшуються. Це зумовлено збільшенням умісту активних молекул (чи інших структурних частинок) у реакційній суміші. Натомість охолодження уповільнює взаємодію між реагентами. Саме тому харчові продукти довше зберігаються за низьких температур.
Зі зменшенням концентрації реагентів зменшуватиметься частота зіткнень (у тому числі й активних) між їхніми частинками. Зі збільшенням концентрації реагентів зростає кількість зіткнень (активних також) між їхніми частинками. Відповідно швидкість хімічної реакції зі збільшенням концентрації реагентів збільшується.
Відповідь: A.
ТЕМА: Швидкість хімічної реакції.
Завдання скеровано на перевірку розуміння впливу різних чинників на швидкість хімічної реакції.
Швидкість хімічної реакції – це швидкість утворення її продуктів або витрачання реагентів.
Швидкість хімічної реакції можна зменшити, якщо використати інгібітор. Він змінює механізм реакції, уповільнює її перебіг.
Температура, за якої відбувається хімічна реакція, також позначається на її швидкості. Зі зростанням температури хімічні реакції переважно пришвидшуються. Це зумовлено збільшенням умісту активних молекул (чи інших структурних частинок) у реакційній суміші. Натомість охолодження уповільнює взаємодію між реагентами. Саме тому харчові продукти зберігають за низьких температур.
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Швидкість хімічної реакції та її залежність від різних чинників.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання про вплив різних чинників на швидкість хімічної реакції для прогнозування її перебігу за різних умов.
Контактування цинку з менш активним металом міддю сприяє пришвидшенню його хімічної корозії. Подрібнення цинку й збільшення концентрації кислоти також пришвидшують реакцію між ними.
Охолодження реагентів уповільнює хімічну реакцію між цинком і хлоридною кислотою.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага. Принцип Ле Шательє.
Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати принцип Ле Шательє для визначення напрямку зміщення хімічної рівноваги оборотної реакції.
Для розв’язання завдання потрібно застосувати загальний принцип зміщення хімічної рівноваги, сформульований Ле Шательє. Принцип полягає в тому, що система, яка перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом (зміною температури, тиску, концентрації реагентів і продуктів реакції тощо) прагне повернутися до стану рівноваги.
Збільшення концентрації продукту реакції приведе до зміщення хімічної рівноваги в бік оберненої реакції.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Швидкість хімічної реакції. Каталізатор.
Завдання скеровано на перевірку розуміння суті каталізу.
Каталізатори – речовини, які пришвидшують хімічні реакції, але не входять до складу їхніх продуктів.
Ферменти – біологічні каталізатори – пришвидшують хімічні реакції в організмах.
Відповідь: Г.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Загальний принцип зміщення хімічної рівноваги полягає в тому, що система, яка перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом (зміною температури, тиску, умісту реагентів і продуктів реакції тощо) прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши дію впливу.
Серед наведених варіантів умову завдання задовольняє реакція
$$ \underbrace{\mathrm{N_2\ (\text{г.})}}_{1V}+\underbrace{\mathrm{3H_2\ (\text{г.})}}_{3V}\rightleftarrows \underbrace{\mathrm{2NH_3\ (\text{г.})}}_{2V} $$Вона відбувається зі зменшенням об’єму. Тому підвищення тиску приведе до зміщення хімічної рівноваги в бік утворення продукту.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Для розв’язання завдання потрібно застосувати загальний принцип зміщення хімічної рівноваги, сформульований Ле Шательє. Принцип полягає в тому, що система, яка перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом (зміною температури, тиску, концентрації реагентів і продуктів реакції тощо) прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши дію впливу.
$$ \mathrm{NH_4Cl+NaOH\rightarrow NH_3\uparrow +\ H_2O+NaCl,} $$для зміщення хімічної рівноваги в бік утворення амоніаку потрібно збільшити концентрацію амоній хлориду. На протидію цьому рівновага в системі зміститься в бік утворення амоніаку.
Відповідь: Б.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Загальний принцип зміщення хімічної рівноваги полягає в тому, що система, яка перебуває в стані стійкої хімічної рівноваги, під зовнішнім впливом (зміною температури, тиску, умісту реагентів і продуктів реакції тощо) прагне повернутися до стану рівноваги, компенсувавши дію впливу.
Серед наведених варіантів умову завдання задовольняє реакція
$$ \underbrace{\mathrm{2SO_3\ (\text{г.})}}_{2V}\rightleftarrows \underbrace{\mathrm{2SO_2\ (\text{г.})}}_{2V}+ \underbrace{\mathrm{O_2\ (\text{г.})}}_{1V}. $$Ця реакція відбувається зі збільшенням об’єму. Тому підвищення тиску приведе до зміщення хімічної рівноваги в бік утворення реагенту.
Відповідь: B.
ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення.
Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників.
Ця реакція ендотермічна, відбувається без зміни об’єму. Тому з-поміж наведених варіантів зміщенню рівноваги в бік утворення карбон(IV) оксиду сприятиме зниження концентрації водню.
Відповідь: A.
ТЕМА: Загальна хімія. Швидкість хімічної реакції.
Завдання скеровано на перевірку знання залежності швидкості хімічної реакції від різних чинників.
Швидкість хімічної реакції – поняття, яке характеризує швидкість утворення її продуктів або витрати реагентів.
Щоби під час зіткнення частинок реагентів зруйнувалися старі й утворилися нові хімічні зв’язки, енергія цих частинок має сягнути певної мінімальної величини (або перевищити її).
Швидкість хімічної реакції залежить від природи реагентів, їхньої концентрації, площі поверхні контактування, температури, каталізатора тощо.
Швидкість хімічної реакції зростає внаслідок подрібнення реагентів і збільшення їхньої концентрації.
Відповідь: B.
ТЕМА: Швидкість хімічної реакції.
Завдання скеровано на перевірку розуміння впливу різних чинників на швидкість хімічної реакції.
Швидкість хімічної реакції – це швидкість утворення її продуктів або витрачання реагентів.
Швидкість хімічної реакції можна збільшити, якщо використати каталізатор. Він змінює механізм реакції, пришвидшує її перебіг.
Площа поверхні контактування реагентів – чинник, від якого залежить швидкість хімічної реакції. Подрібнення і розпорошення зумовлюють збільшення імовірності стикання активних частинок речовин-реагентів.
Відповідь: B.