Установите соответствие между уравнением обратимой химической реакции и смещением химического равновесия при увеличении давления в системе: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ: А) Fe3O4(тв.) + 4H2(г.) 3Fe(тв.) + 4H2O(г.); Б) 3O2(г.) 2O3(г.); В) SO2(г.) + H2O(ж.) H2SO3(ж.); Г) 2NO(г.) N2(г.) + O2(г.). ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ: 1) смещается в сторону прямой реакции; 2) смещается в сторону обратной реакции; 3) не происходит смещения равновесия.

Принцип Ле Шателье: если на систему в равновесии подействовать извне, равновесие сместится в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие. При увеличении давления равновесие смещается туда, где меньше суммарное число молей газообразных веществ; твёрдые и жидкие вещества в подсчёте не участвуют, потому что их объём при сжатии практически не меняется. Разберём каждое уравнение, считая только газы. А) \(Fe_{3}O_{4}(тв.) + 4H_{2}(г.) \rightleftarrows 3Fe(тв.) + 4H_{2}O(г.)\). Слева 4 моль газа (\(H_{2}\)), справа тоже 4 моль газа (\(H_{2}O\)); \(Fe_{3}O_{4}\) и \(Fe\) — твёрдые и не учитываются. Число молей газов одинаково, сжатие не даёт системе выигрыша ни в одну сторону — смещения нет. Ответ: 3. Б) \(3O_{2}(г.) \rightleftarrows 2O_{3}(г.)\). Слева 3 моль газа, справа 2 моль. При повышении давления система стремится уменьшить объём, то есть уйти туда, где молей газа меньше, — вправо, в сторону прямой реакции. Ответ: 1. В) \(SO_{2}(г.) + H_{2}O(ж.) \rightleftarrows H_{2}SO_{3}(ж.)\). Слева 1 моль газа (\(SO_{2}\)), справа газов нет вообще: и вода, и сернистая кислота — жидкости. Значит, при сжатии выгодно связать газ в жидкость, и равновесие идёт вправо, в сторону прямой реакции. Ответ: 1. Г) \(2NO(г.) \rightleftarrows N_{2}(г.) + O_{2}(г.)\). Слева 2 моль газа, справа \(1 + 1 = 2\) моль газа. Объём системы при таком превращении не меняется, поэтому давление на это равновесие не влияет — смещения нет. Ответ: 3. Обрати внимание на несколько типичных ловушек этой линии. Тепловой эффект здесь роли не играет: температуру мы не меняем, а на давление знак \(\Delta H\) никак не отзывается. Экзо- и эндотермичность важны только при нагревании или охлаждении. Катализатор равновесие не смещает вообще никогда: он одинаково ускоряет и прямую, и обратную реакции, поэтому лишь быстрее приводит систему к тому же самому состоянию равновесия. Вещество, которого в системе нет, на равновесие не влияет — менять его «концентрацию» бессмысленно. Точно так же не влияет и добавление твёрдого или чистого жидкого вещества: их концентрация постоянна и в выражение константы равновесия не входит. Изменение концентрации работает по тому же правилу: увеличение концентрации исходного вещества смещает равновесие вправо, увеличение концентрации продукта — влево. Но в этом задании речь только о давлении. Ответ: 3113.

В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество трифторида хлора. В результате протекания обратимой реакции 2ClF3(г.) Cl2(г.) + 3F2(г.) в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации фторида хлора(III) и фтора составили 0,1 моль/л и 0,6 моль/л соответственно. Определите исходную концентрацию ClF3 (X) и равновесную концентрацию Cl2 (Y). Выберите из списка номера правильных ответов: 1) 0,1 моль/л; 2) 0,2 моль/л; 3) 0,3 моль/л; 4) 0,4 моль/л; 5) 0,5 моль/л; 6) 0,6 моль/л. Запишите выбранные номера (X, Y).

1) Уравнение реакции и соотношение по коэффициентам: \(2ClF_{3} \rightleftharpoons Cl_{2} + 3F_{2}\). Из него видно: на каждые 2 моль израсходованного \(ClF_{3}\) образуется 1 моль \(Cl_{2}\) и 3 моль \(F_{2}\), то есть прореагировавшего \(ClF_{3}\) в 3 раза меньше, чем образовавшегося \(F_{2}\), а \(Cl_{2}\) образуется втрое меньше, чем \(F_{2}\). 2) Изменение концентраций. Фтор в начале отсутствовал, поэтому весь равновесный фтор — образовавшийся: \(\Delta c(F_{2}) = 0{,}6\) моль/л. Тогда \(\Delta c(Cl_{2}) = 0{,}6 : 3 = 0{,}2\) моль/л, а \(\Delta c(ClF_{3}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4\) моль/л (столько трифторида хлора израсходовалось). 3) Исходная концентрация \(ClF_{3}\) — это сумма оставшейся равновесной и израсходованной: \(c_{исх}(ClF_{3}) = 0{,}1 + 0{,}4 = 0{,}5\) моль/л. 4) Равновесная концентрация хлора равна количеству образовавшегося \(Cl_{2}\), так как в начале его не было: \(c_{равн}(Cl_{2}) = 0{,}2\) моль/л. Ответ: X — 5 (0,5 моль/л), Y — 2 (0,2 моль/л), то есть 52.

Установите соответствие между двумя веществами и реактивом, с помощью которого можно различить эти вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ВЕЩЕСТВА: А) пропан и бутин-2; Б) этанол и бензол; В) пропанол-2 и уксусная кислота; Г) пропин и пентин-2 РЕАКТИВ: 1) метанол; 2) натрий; 3) фенолфталеин; 4) бромная вода; 5) гидрокарбонат натрия

А) Пропан и бутин-2 — реактив 4 (бромная вода) Признак различия: бутин-2 содержит кратную (тройную) связь и обесцвечивает бромную воду; пропан — предельный углеводород, с бромной водой не взаимодействует, окраска сохраняется. \(CH_{3}-C\equiv C-CH_{3} + 2Br_{2} \rightarrow CH_{3}-CBr_{2}-CBr_{2}-CH_{3}\) \(C_{3}H_{8} + Br_{2} \cancel{=}\) Б) Этанол и бензол — реактив 2 (натрий) Признак различия: спирт содержит подвижный атом водорода гидроксильной группы, поэтому с натрием идёт реакция с выделением газа (пузырьки \(H_{2}\), металл растворяется); бензол с натрием не реагирует — кусочек металла остаётся неизменным. \(2C_{2}H_{5}OH + 2Na \rightarrow 2C_{2}H_{5}ONa + H_{2}\uparrow\) \(C_{6}H_{6} + Na \cancel{=}\) В) Пропанол-2 и уксусная кислота — реактив 5 (гидрокарбонат натрия) Признак различия: уксусная кислота сильнее угольной и вытесняет её из соли — наблюдается бурное выделение углекислого газа; пропанол-2 — очень слабая кислота, с \(NaHCO_{3}\) не реагирует, газ не выделяется. \(CH_{3}COOH + NaHCO_{3} \rightarrow CH_{3}COONa + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) \(CH_{3}-CH(OH)-CH_{3} + NaHCO_{3} \cancel{=}\) Г) Пропин и пентин-2 — реактив 2 (натрий) Признак различия: у пропина тройная связь концевая, водород при атоме углерода в \(sp\)-гибридизации подвижен, поэтому идёт замещение на натрий с выделением газа; у пентина-2 тройная связь внутренняя, подвижного водорода нет — реакции не происходит. \(2CH_{3}-C\equiv CH + 2Na \rightarrow 2CH_{3}-C\equiv CNa + H_{2}\uparrow\) \(CH_{3}-C\equiv C-C_{2}H_{5} + Na \cancel{=}\) Ответ: 4252

Установите соответствие между аппаратом, который используется в химическом производстве, и процессом, происходящим в этом аппарате: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. АППАРАТ: А) контактный аппарат; Б) компрессор; В) сепаратор. ПРОЦЕСС: 1) окисление оксида серы(IV); 2) сжатие газовой смеси; 3) охлаждение газовых смесей; 4) отделение жидкостей от газов.

Здесь нужно вспомнить назначение основных аппаратов химического производства — эта тема разбирается при изучении промышленного получения серной кислоты, аммиака и переработки нефти и газа. А) Контактный аппарат — 1) окисление оксида серы(IV). Название аппарата происходит от контактного способа получения серной кислоты: газовая смесь проходит через слои катализатора (\(V_{2}O_{5}\)), на поверхности которого и идёт реакция \(2SO_{2} + O_{2} \overset{t, V_{2}O_{5}}{\rightarrow} 2SO_{3}\). То есть контактный аппарат — это реактор для каталитического окисления \(SO_{2}\) до \(SO_{3}\). Б) Компрессор — 2) сжатие газовой смеси. Компрессор повышает давление газа. В производстве аммиака именно он создаёт нужное высокое давление перед колонной синтеза: по принципу Ле Шателье повышение давления смещает равновесие \(N_{2} + 3H_{2} \rightleftarrows 2NH_{3}\) вправо, в сторону меньшего числа молекул газа. В) Сепаратор — 4) отделение жидкостей от газов. Само слово «сепарация» означает разделение. В сепараторе неоднородную смесь разделяют на фазы: сконденсировавшаяся жидкость (например, жидкий аммиак или газовый конденсат) отделяется от непрореагировавшей газовой смеси, которая затем возвращается в цикл. Вариант 3) охлаждение газовых смесей остаётся лишним — за это отвечает отдельный аппарат, холодильник (теплообменник). Ответ: 124.

Сколько граммов хлорида бария следует растворить в 114 г 10%-ного раствора этой соли, чтобы её массовая доля стала равной 15%? (Запишите число с точностью до десятых.) Ответ в граммах (г).

В исходном растворе масса соли \(BaCl_{2}\): \(m(BaCl_{2}) = 114 \cdot 0,10 = 11,4\) г. Схема процесса: \(\text{раствор: } 114\ \text{г},\ 11,4\ \text{г } BaCl_{2}\ (10\%) \; + \; x\ \text{г } BaCl_{2} \; \rightarrow \; \text{раствор: } (114 + x)\ \text{г},\ (11,4 + x)\ \text{г } BaCl_{2}\ (15\%)\) При добавлении сухой соли увеличивается и масса растворённого вещества, и масса раствора, поэтому уравнение относительно \(x\) имеет вид: \(\dfrac{11,4 + x}{114 + x} = 0,15\) \(11,4 + x = 17,1 + 0,15x\) \(0,85x = 5,7\) \(x = 6,70...\approx 6,7\) г Ответ: 6,7 г.