Как вычислить константу равновесия реакции

1. Рассчитать константу химического равновесия K_c для реакции:

по известным данным:

NO2	SO2	NO	SO3
, кДж/моль	–300	–370

Оценить возможность самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении и значение константы равновесия.

Рассчитаем стандартную энергию Гиббса реакции по первому следствию из закона Гесса:

= SО₃ + NO — NO₂ — SO₂ = -32 кДж.

> 1, т. е. при данной температуре равновесие данной реакции сильно смещено в сторону образования продуктов реакции.

2. Для равновесной реакции:

имеются следующие данные:

= -92,4 кДж, = -0,1978 кДж/К.

а) температуру, при которой система находится в равновесии (K_c = 1);

б) значение константы равновесия при 298 К.

2) Указать направление смещения равновесия при повышении (понижении) температуры.

При К_с = 1 стандартная энергия Гиббса равна нулю. Тогда из соотношения:

Для данной реакции зависимость энергии Гиббса от температуры выглядит следующим образом:

При стандартной температуре (298 К):

Значение К_с при данной температуре найдем из соотношения:

Проведенный расчет показывает, что:

Это означает, что при понижении температуры равновесие смещается в прямом направлении.

Аналогичный вывод можно сделать и исходя из принципа Ле Шателье. Действительно реакция образования аммиака – экзотермическая (

Из уравнения реакции видно, что:

Выражение для константы равновесия имеет вид:

x 2 = 0,16 — 0,2x — 0,8x + x 2

Равновесные концентрации всех веществ равны:

[СO₂] = 0,2 — 0,16 = 0,04 моль/л;

[H₂] = 0,8 — 0,16 = 0,64 моль/л;

4. Реакция образования йодистого водорода протекает по уравнению:

Исходные концентрации веществ составили: С(H₂) = 0,02 моль/л; С(I₂) = 0,04 моль/л. Известно, что в реакцию вступило 50% Н₂.

1) Вычислить константу химического равновесия.

2) В каком направлении сместится равновесие, если:

а) увеличить концентрацию I₂?

б) уменьшить концентрацию HI?

в) увеличить давление?

Исходя из уравнения реакции, определяем концентрации веществ, прореагировавших между собой:

Находим равновесные концентрации:

[HI] = 2×c(H₂)_{прореаг.} = 0,02 моль/л (по уравнению реакции);

Подставляем равновесные концентрации в выражение константы равновесия:

Увеличение концентрации I₂ и уменьшение концентрации HI приведет к сдвигу равновесия в сторону прямой реакции. Увеличение давления не вызовет сдвига равновесия.

5. При определенных условиях в системе установилось равновесие:

Равновесные концентрации веществ составили: [NO] = 4 моль/л; [O₂] = 6 моль/л; [NO₂] = 10 моль/л. Найти исходные концентрации NО и О₂.

Исходные концентрации равны сумме равновесных концентраций и концентраций вступивших в реакции веществ. Последние можно определить из стехиометрических соотношений:

С(O₂)_{прореаг.} = = 5 моль/л.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие реакции называют обратимыми? Какие необратимыми? Приведите примеры.

2. Что называется химическим равновесием? Сформулируйте термодинамическое и кинетическое определение состояния химического равновесия.

3. Прекращаются ли реакции после наступления равновесия?

4. Как формулируется закон действующих масс для обратимой реакции?

5. Концентрации каких фаз входят в выражение закона действующих масс для обратимой реакции?

6. Что такое константа равновесия?

7. От каких факторов зависит и от каких не зависит константа равновесия?

8. Может ли К быть равной нулю?

9. Какова взаимосвязь между K_c и K_p?

10. Сформулируйте принцип Ле Шателье. Какие факторы влияют на химическое равновесие?

11. Сформулируйте частные принципы смещения равновесия при изменении температуры, концентрации, давления.

12. Смещает ли равновесие в системе введение в нее катализатора?

Варианты задачи для самостоятельного решения

Вариант №1

1. Реакция взаимодействия азота с водородом обратима: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃. В состоянии равновесия концентрации участвующих в реакции веществ составляют: С(N₂) = 0,8 моль/л; С(H₂) = 4,8 моль/л; С(NH₃) = 0,6 моль/л. Вычислить исходные концентрации азота и водорода.

2. Константа равновесия для реакции: CH₄ + Cl₂ ⇄ CH₃Cl + HCl при 80 0 С равна 1. Исходные концентрации взятых веществ составляли: С(CH₄) = 2 моль/л; С(Cl₂) = 6 моль/л. Рассчитать, при каких концентрациях всех четырех веществ установилось равновесие.

Вариант №2

1. Реакция протекает по уравнению: H₂ + Cl₂ ⇄ 2HCl. Рассчитать константу химического равновесия, если в реакцию вступило 30% С1₂. Начальные концентрации веществ равны: С(H₂) = 3 моль/л; С(Cl₂) = 6 моль/л.

2. При состоянии химического равновесия в системе: 2CO + O₂ ⇄ 2CO₂ концентрации веществ равны: С(CO) = 5 моль/л; С(O₂) = 3 моль/л; С(CO₂) = 8 моль/л. Найти исходные концентрации СО и О₂.

Вариант №3

1. Равновесие реакции: C₂H₂ + 2H₂ ⇄ C₂H₆ установилось при следующих концентрациях газов: С(C₂H₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 1 моль/л; С(C₂H₆) = 3 моль/л. Рассчитать константу равновесия этой системы и исходные концентрации ацетилена и водорода.

2. Реакция описывается уравнением: A + B ⇄ C + D. Начальные концентрации веществ равны: С(A) = 0,4 моль/л; С(B) = 0,6 моль/л. Константа химического равновесия равна 1. Рассчитать равновесные концентрации всех четырех веществ.

Вариант №4

1. При состоянии химического равновесия в системе: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ концентрации веществ составляют: С(N₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 4 моль/л; С(NH₃) = 9 моль/л. Найти исходные концентрации азота и водорода.

2. Константа химического равновесия для реакции: СO₂ + H₂ ⇄ CO + H₂O_(пар) при определенной температуре равна 1. Исходные концентрации составляли: С(СO₂) = 4 моль/л; С(H₂) = 9 моль/л. Рассчитать, при каких концентрациях всех четырех веществ установилось равновесие.

Вариант №5

1. При состоянии химического равновесия в системе: Cl₂ + 2NO ⇄ 2NOCl концентрации участвующих в реакции веществ составляют: С(Cl₂) = 2 моль/л; С(NO) = 6 моль/л; С(NOCl) = 9 моль/л. Рассчитать исходные концентрации веществ С1₂ и NO.

2. При взаимодействии азота и водорода установилось равновесие: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃. Исходные концентрации азота и водорода равны: С(N₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 1 моль/л. Равновесная концентрация азота С(N₂) = 1,8 моль/л. Найти равновесные концентрации водорода и аммиака.

Вариант №6

1. Реакция протекает по уравнению: H₂ + I₂ ⇄ 2HI. В равновесной смеси при температуре 400 0 С: С(H₂) = 0,5 моль/л; С(I₂) = 0,2 моль/л; С(HI) = 0,4 моль/л. Вычислить константу равновесия реакции при указанной температуре и исходные концентрации Н₂ и I₂.

2. Константа равновесия реакции:

при температуре 12 0 С равна 1. Определить равновесные концентрации всех четырех веществ, если исходные концентрации веществ равны: С(CH₃COOH) = 1 моль/л; С(C₂H₅OH) = 0,2 моль/л.

Вариант №7

1. Равновесие реакции: 2Cl₂ + O₂ ⇄ 2Cl₂O установилось при следующих концентрациях газов: С(Cl₂) = 5 моль/л; С(O₂) = 7 моль/л; С(Cl₂O) = 3 моль/л. Рассчитать константу равновесия системы и исходные концентрации С1₂ и О₂.

2. Реакция выражается уравнением: A + B ⇄ C + D. Начальные концентрации веществ: С(A) = 1 моль/л; С(B) = 3 моль/л. Константа химического равновесия равна 1. Рассчитать, сколько моль С и D образовалось.

Вариант №8

1. В системе C₂H₆ + H₂ ⇄ 2CH₄ химическое равновесие установилось к моменту, когда 20% Н₂ вступило в реакцию. Рассчитать константу химического равновесия, зная, что исходные концентрации были равны: С(H₂) = 8 моль/л; С(C₂H₆) = 3 моль/л.

2. При определенных условиях в системе: 2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃ установилось химическое равновесие. При этом концентрации всех веществ были следующими: С(SO₂) = 5 моль/л; С(O₂) = 6 моль/л; С(SO₃) = 10 моль/л. Вычислить исходные концентрации SO₂ и О₂.

Вариант №9

1. При состоянии химического равновесия в системе: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ концентрации участвующих в реакции веществ составили: С(N₂) = 3 моль/л; С(H₂) = 6 моль/л; С(NH₃) = 9 моль/л. Вычислить исходные концентрации Н₂ и N₂. В каком направлении сместится равновесие, если в системе:

а) увеличить давление;

б) уменьшить концентрацию водорода.

2. Вычислить константу химического равновесия для реакции: H₂ + Cl₂ ⇄ 2HCl, если известно, что равновесие наступит тогда, когда прореагирует 50% Н₂. Исходные концентрации: С(H₂) = 6 моль/л; С(Cl₂) = 8 моль/л.

Вариант №10

1. В системе установилось равновесие: H₂ + Cl₂ ⇄ 2HCl. Исходные концентрации С(H₂) = 2 моль/л; С(Cl₂) = 3 моль/л. Константа равновесия равна 4. Рассчитать равновесные концентрации всех веществ в системе.

2. При нагревании диоксида азота в закрытом сосуде до некоторой температуры равновесие реакции: 2NO₂ ⇄ 2NO + O₂ установилось при следующих концентрациях: С(NO₂) = 0,5 моль/л; С(NO) = 1,2 моль/л; С(O₂) = 0,6 моль/л. Вычислить константу равновесия реакции для этой температуры и найти исходную концентрацию NO₂.

Вариант №11

1. При взаимодействии азота и водорода установилось равновесие: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃. Исходные концентрации азота и водорода составляли: С(N₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 6 моль/л. Равновесная концентрация азота равна: С(N₂) = 1,5 моль/л. Рассчитать равновесные концентрации водорода и аммиака.

2. Равновесие реакции: C₂H₄ + H₂ ⇄ C₂H₆ установилось при следующих концентрациях газов: С(C₂H₄) = 0,6 моль/л; С(H₂) = 0,4 моль/л; С(C₂H₆) = 1,2 моль/л. Рассчитать константу равновесия этой системы, а также исходные концентрации С₂Н₄ и Н₂.

Вариант №12

1. Вычислить константу химического равновесия для реакции: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃, если известно, что равновесие наступит тогда, когда прореагирует 50% Н₂. Исходные концентрации: С(N₂) = 0,8 моль/л; С(H₂) = 2,4 моль/л.

2. При нагревании оксида серы (VI) в закрытом сосуде до некоторой температуры равновесие реакции: 2SO₃ ⇄ 2SO₂ + O₂ установилось при следующих концентрациях: С(SO₃) = 0,8 моль/л; С(SO₂) = 3,2 моль/л; С(O₂) = 1,6 моль/л. Вычислить исходную концентрацию SO₃.

Вариант №13

1. Реакция взаимодействия азота и водорода обратима: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃. В состоянии равновесия концентрации участвующих в реакции веществ равны: С(N₂) = 0,3 моль/л; С(H₂) = 0,2 моль/л; С(NH₃) = 0,2 моль/л. Вычислить исходные концентрации азота и водорода.

2. Константа химического равновесия для реакции:

при 300К равна 1. Исходные концентрации взятых веществ: С(CH₄) = 5 моль/л; С(Cl₂) = 4 моль/л. Рассчитать, при каких концентрациях всех четырех веществ установилось равновесие.

Вариант №14

1. При нагревании СОС1₂ в закрытом сосуде до некоторой температуры равновесие реакции: COCl₂ ⇄ CO + Cl₂ установилось при следующих концентрациях: С(COCl₂) = 3 моль/л; С(CO) = 6 моль/л. Вычислить константу химического равновесия для данной реакции и исходную концентрацию СОСl₂.

2. В системе H₂ (газ) + I₂ (газ) ⇄ 2HI (газ) установилось равновесие. Исходные концентрации веществ равны: С(H₂) = 0,2 моль/л; С(I₂) = 0,4 моль/л. Константа равновесия равна 4. Рассчитать равновесные концентрации всех веществ в системе.

Вариант №15

1. При определенных условиях в системе установилось равновесие: Cl₂ + 2O₂ ⇄ 2ClO₂. При этом равновесные концентрации веществ равны: С(Cl₂) = 4 моль/л; С(O₂) = 8 моль/л; С(ClO₂) = 10 моль/л. Вычислить исходные концентрации хлора и кислорода.

2. Реакция протекает по уравнению: 2CO + O₂ ⇄ 2CO₂. Рассчитать константу химического равновесия, если в реакцию вступило 50% О₂. Начальные концентрации веществ равны: С(CO) = 5 моль/л; С(O₂) = 2 моль/л.

Вариант №16

1. При взаимодействии хлора и оксида азота (II) установилось равновесие: 2NO + Cl₂ ⇄ 2NOCl. Исходные концентрации хлора и оксида азота (II) равны: С(NO) = 6 моль/л; С(Cl₂) = 3 моль/л. Равновесная концентрация хлора: С(Cl₂) = 1,5 моль/л. Найти равновесные концентрации NO и NOC1.

2. Равновесие реакции С₂H₂ + 2H₂ ⇄ C₂H₆ установилось при следующих концентрациях газов: С(С₂H₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 4 моль/л; С(С₂H₆) = 3 моль/л. Рассчитать константу химического равновесия этой системы и исходные концентрации С₂Н₂ и Н₂.

Вариант №17

1. Реакция протекает по уравнению: H₂ + Br₂ ⇄ 2HBr. Равновесная смесь при температуре 200 0 С содержит С(H₂) = 4 моль/л; С(Br₂) = 0,2 моль/л; С(HBr) = 0,8 моль/л. Вычислить константу химического равновесия реакции при указанной температуре и исходные концентрации Н₂ и Вr₂.

2. Константа равновесия реакции: CO₂ + H₂ ⇄ CO + H₂O (пар) при некоторой температуре равна 1. Определить равновесные концентрации всех четырех веществ, если исходные концентрации веществ равны: С(CO₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 3 моль/л.

Вариант №18

1. В системе 2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃ установилось химическое равновесие к моменту, когда прореагировало 60% О₂. Рассчитать константу химического равновесия, зная, что исходные концентрации составляли: С(SO₂) = 6 моль/л; С(O₂) = 4 моль/л.

2. При определенных условиях в системе CO₂ + H₂ ⇄ CH₃OH установилось химическое равновесие. При этом концентрации всех веществ составили: С(CO) = 0,8 моль/л; С(H₂) = 1 моль/л; С(CH₃OH) = 6 моль/л. Вычислить исходные концентрации СО и Н₂.

Дата публикования: 2014-11-18 ; Прочитано: 8341 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.013 с) .

Химическим равновесием называется такое состояние обратимой химической реакции

при котором с течением времени не происходит изменения концентраций реагирующих веществ в реакционной смеси. Состояние химического равновесия характеризуется константой химического равновесия:

, (9.1)

где C_i – концентрации компонентов в равновесной идеальной смеси.

Константа равновесия может быть выражена также через равновесные мольные доли X_i компонентов:

. (9.2)

Для реакций, протекающих в газовой фазе, константу равновесия удобно выражать через равновесные парциальные давления P_i компонентов:

. (9.3)

Константа равновесия связана с _rG o химической реакции:

(9.5)

(9.6)

Изменение _rG или _rF в химической реакции при заданных (не обязательно равновесных) парциальных давлениях P_i или концентрациях C_i компонентов можно рассчитать по уравнению изотермы химической реакции (изотермы Вант-Гоффа):

. (9.7)

. (9.8)

Согласно принципу Ле Шателье, если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится так, чтобы уменьшить эффект внешнего воздействия. Так, повышение давления сдвигает равновесие в сторону уменьшения количества молекул газа. Добавление в равновесную смесь какого-либо компонента реакции сдвигает равновесие в сторону уменьшения количества этого компонента. Повышение (или понижение) температуры сдвигает равновесие в сторону реакции, протекающей с поглощением (выделением) теплоты.

Количественно зависимость константы равновесия от температуры описывается уравнением изобары химической реакции (изобары Вант-Гоффа)

(9.9)

и изохоры химической реакции (изохоры Вант-Гоффа)

. (9.10)

Интегрирование уравнения (9.9) в предположении, что _rH реакции не зависит от температуры (что справедливо в узких интервалах температур), дает:

(9.11)

(9.12)

где C – константа интегрирования. Таким образом, зависимость ln K_P от 1/Т должна быть линейной, а наклон прямой равен – _rH /R.

(9.13)

(9.14)

По этому уравнению, зная константы равновесия при двух разных температурах, можно рассчитать _rH реакции. Соответственно, зная _rH реакции и константу равновесия при одной температуре, можно рассчитать константу равновесия при другой температуре.

ПРИМЕРЫ

Пример 9-1. Рассчитать константу равновесия для реакции

при 500 K. _fG o для CO(г) и CH₃OH(г) при 500 К равны –155.41 кДж . моль –1 и –134.20 кДж . моль –1 соответственно.

Решение. G o реакции:

_rG o = _fG o (CH₃OH) – _fG o (CO) = –134.20 – (–155.41) = 21.21 кДж . моль –1 .

= 6.09 10 –3 .

Пример 9-2. Константа равновесия реакции

равна K_P = 1.64 10 –4 при 400 o C. Какое общее давление необходимо приложить к эквимолярной смеси N₂ и H₂, чтобы 10% N₂ превратилось в NH₃? Газы считать идеальными.

Решение. Пусть прореагировало моль N₂. Тогда

N2(г)	+	3H2(г)	=	2NH3(г)
Исходное количество	1	1

0

Равновесное количество 1– 1–3 2 (Всего: 2–2 ) Равновесная мольная доля:

Следовательно, K_X = и K_P = K_{X .} P –2 = .

Подставляя = 0.1 в полученную формулу, имеем

1.64 10 –4 =, откуда P = 51.2 атм.

Пример 9-3. Константа равновесия реакции

при 500 K равна K_P = 6.09 10 –3 . Реакционная смесь, состоящая из 1 моль CO, 2 моль H₂ и 1 моль инертного газа (N₂) нагрета до 500 K и общего давления 100 атм. Рассчитать состав равновесной смеси.

Решение. Пусть прореагировало моль CO. Тогда

CO(г)	+	2H2(г)	=	CH3OH(г)
Исходное количество:	1	2
Равновесное количество:	1–	2–2
Всего в равновесной смеси:	3–2 моль компонентов + 1 моль N2 = 4–2 моль
Равновесная мольная доля

Следовательно, K_X = и K_P = K_{X .} P –2 = .

Таким образом, 6.09 10 –3 = .

Решая это уравнение, получаем = 0.732. Соответственно, мольные доли веществ в равновесной смеси равны: = 0.288, = 0.106, = 0.212 и = 0.394.

Пример 9-4. Для реакции

при 298 К K_P = 6.0 10 5 , а _fH o (NH₃) = –46.1 кДж . моль –1 . Оценить значение константы равновесия при 500 К.

Решение. Стандартная мольная энтальпия реакции равна

_rH o = 2 _fH o (NH₃) = –92.2 кДж . моль –1 .

Согласно уравнению (9.14), =

= ln (6.0 10 5 ) + = –1.73, откуда K₂ = 0.18.

Отметим, что константа равновесия экзотермической реакции уменьшается с ростом температуры, что соответствует принципу Ле Шателье.

ЗАДАЧИ

Указание: во всех задачах считать газы идеальными.

При 1273 К и общем давлении 30 атм в равновесной смеси

содержится 17% (по объему) CO₂. Сколько процентов CO₂ будет содержаться в газе при общем давлении 20 атм? При каком давлении в газе будет содержаться 25% CO₂?

При 2000 o C и общем давлении 1 атм 2% воды диссоциировано на водород и кислород. Рассчитать константу равновесия реакции

Константа равновесия реакции

при 500 o C равна K_p = 5.5. Смесь, состоящая из 1 моль CO и 5 моль H₂O, нагрели до этой температуры. Рассчитать мольную долю H₂O в равновесной смеси.

Константа равновесия реакции

при 25 o C равна K_p = 0.143. Рассчитать давление, которое установится в сосуде объемом 1 л, в который поместили 1 г N₂O₄ при этой температуре.

Сосуд объемом 3 л, содержащий 1.79 10 –2 моль I₂, нагрели до 973 K. Давление в сосуде при равновесии оказалось равно 0.49 атм. Считая газы идеальными, рассчитать константу равновесия при 973 K для реакции

при 250 o C _rG o = –2508 Дж . моль –1 . При каком общем давлении степень превращения PCl₅ в PCl₃ и Cl₂ при 250 o C составит 30%?

константа равновесия K_P = 1.83 10 –2 при 698.6 К. Сколько граммов HI образуется при нагревании до этой температуры 10 г I₂ и 0.2 г H₂ в трехлитровом сосуде? Чему равны парциальные давления H₂, I₂ и HI?

Сосуд объемом 1 л, содержащий 0.341 моль PCl₅ и 0.233 моль N₂, нагрели до 250 o C. Общее давление в сосуде при равновесии оказалось равно 29.33 атм. Считая все газы идеальными, рассчитать константу равновесия при 250 o C для протекающей в сосуде реакции

Константа равновесия реакции

при 500 K равна K_P = 6.09 10 –3 . Рассчитать общее давление, необходимое для получения метанола с 90% выходом, если CO и H₂ взяты в соотношении 1: 2.

При 25 o C _fG o (NH₃) = –16.5 кДж . моль –1 . Рассчитать _rG реакции образования NH₃ при парциальных давлениях N₂, H₂ и NH₃, равных 3 атм, 1 атм и 4 атм соответственно. В какую сторону реакция будет идти самопроизвольно при этих условиях?

Экзотермическая реакция

находится в равновесии при 500 K и 10 бар. Если газы идеальные, как повлияют на выход метанола следующие факторы: а) повышение T; б) повышение P; в) добавление инертного газа при V = const; г) добавление инертного газа при P = const; д) добавление H₂ при P = const?

Константа равновесия газофазной реакции изомеризации борнеола (C₁₀H₁₇OH) в изоборнеол равна 0.106 при 503 K. Смесь 7.5 г борнеола и 14.0 г изоборнеола поместили в сосуд объемом 5 л и выдерживали при 503 K до достижения равновесия. Рассчитать мольные доли и массы борнеола и изоборнеола в равновесной смеси.

Равновесие в реакции

устанавливается при 227 o C и общем давлении 1.0 бар, когда парциальное давление NOCl равно 0.64 бар (изначально присутствовал только NOCl). Рассчитать _rG o для реакции. При каком общем давлении парциальное давление Cl₂ будет равно 0.10 бар?

Рассчитать общее давление, которое необходимо приложить к смеси 3 частей H₂ и 1 части N₂, чтобы получить равновесную смесь, содержащую 10% NH₃ по объему при 400 o C. Константа равновесия для реакции

при 400 o C равна K = 1.60 10 –4 .

При 250 o C и общем давлении 1 атм PCl₅ диссоциирован на 80% по реакции

Чему будет равна степень диссоциации PCl₅, если в систему добавить N₂, чтобы парциальное давление азота было равно 0.9 атм? Общее давление поддерживается равным 1 атм.

При 2000 o C для реакции

K_p = 2.5 10 –3 . В равновесной смеси N₂, O₂, NO и инертного газа при общем давлении 1 бар содержится 80% (по объему) N₂ и 16% O₂. Сколько процентов по объему составляет NO? Чему равно парциальное давление инертного газа?

Рассчитать стандартную энтальпию реакции, для которой константа равновесия
а) увеличивается в 2 раза, б) уменьшается в 2 раза при изменении температуры от 298 К до 308 К.

Оксид ртути диссоциирует по реакции

При 420 o C давление газов равно 5.16 10 4 Па, а при 450 o C 10.8 10 4 Па. Рассчитать константы равновесия при этих температурах и энтальпию диссоциации на моль HgO.

получены следующие данные по зависимости константы равновесия от температуры:

3.98 10 –4

1.41 10 –2

1.86 10 –1

Определить стандартную энтальпию реакции в этом температурном интервале.

Зависимость константы равновесия реакции 2C₃H₆(г) = C₂H₄(г) + C₄H₈(г) от температуры между 300 К и 600 К описывается уравнением

ln K = –1.04 –1088 /T +1.51 10 5 /T 2 .

Рассчитать _rG o , _rH o и _rS o реакции при 400 К.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Вычислите константу химического равновесия для обратимой гомогенной реакции, СО + Н₂О = СО₂ + Н₂, исходя из того, что равновесие концентрации веществ:

Молярное отношение продуктов реакции 1:1, поэтому

Исходя из выражения (2.1) рассчитываем величину константы химического равновесия:

2. Вычисление равновесных концентраций по исходным концентрациям реагирующих веществ и наоборот

Обратимая газовая реакция протекает по уравнению:

Исходные концентрации реагирующих веществ:

После наступления равновесия концентрация угарного газа стала:

Вычислить равновесные концентрации остальных веществ и величину константы химического равновесия.

К моменту равновесия изменение концентрации СО составило:

∆[СО] = [СО] – [СО]_р = 0,03 – 0,021 = 0,009 моль/л.

Поскольку молярное отношение веществ, участвующих в реакции 1:1:1, то изменение концентрации всех веществ одинаково:

Результаты вычислений внесем в таблицу, где знаки «+» и «–» означают соответственно увеличение или понижение концентрации вещества.

Начальная концентрация, моль/л

Изменение концентрации, моль/л

Равновесная концентрация, моль/л

Равновесные концентрации веществ, участвующих в обратимой реакции 2NO + О₂ = 2NО₂, следующие (моль/л):

Рассчитать начальные концентрации исходных веществ.

Начальная концентрация оксида азота (IV) была [NO₂] = 0, а ее изменение к моменту равновесия составляет ∆[NО₂] = 0,044 моль/л.

Молярное отношение NO и NО₂ в реакции 2:2 (1:1), следовательно, начальная концентрация NO будет:

[NO] = [NO]_р + 0,044 = 0,056 + 0,044 = 0,1 моль/л.

Молярное отношение О₂ и NO₂ составляет 1:2, отсюда начальная концентрация О₂ будет:

Результаты вычислений записываем в таблицу

Равновесная концентрация, моль/л

Изменение концентрации, моль/л

Начальная концентрация, моль/л

Реакция синтеза аммиака протекает по уравнению ЗН₂ + N₂ = 2NH₃. Начальные концентрации исходных веществ равны (моль/л): водорода – 0,05; азота – 0,04: константа скорости реакции равна 0,3. Рассчитать: а) начальную скорость реакции; б) скорость реакции, когда концентрация аммиака стала равной 0,02 моль/л.

а) В соответствии с законом действующих масс находим начальную скорость реакции:

υ = k[H₂] 3 [N₂] = 3 · 10 –1 [5 · 10 –2 ] 3 [4 · 10 –2 ] = 1,5 · 10 –6 моль/л·с.

б) Исходя из уравнения реакции молярное отношение водорода и аммиака 3:2. Увеличение концентрации аммиака на 0,02 моль/л вызывает уменьшение концентрации водорода на 0,03 моль/л (0,02 – 3/2 = 0,03).

Таким образом, к моменту когда концентрация аммиака выросла на 0,02 моль/л, концентрация водорода уменьшилась до 0,02 моль/л (0,05 – 0,03 = 0,02). Молярное отношение азота и аммиака 1:2. Концентрация азота уменьшится на 0,01 моль (0,02 – 1/2 = = 0,01) и станет равной 0,03 моль/л (0,04 – 0,01 = 0,03). Скорость реакции с уменьшением концентрации реагирующих веществ также понизится:

υ = k[H₂] 3 [N₂] = 3 · 10 –1 [2 · 10 –2 ] 3 [3 · 10 –2 ] = 7,2 · 10 –8 моль/л·с.

Ответ: а) 1,5 · 10 –6 моль/л·с; б) 7,2 · 10 –8 моль/л·с.

Реакция протекает по уравнению 2NO + О₂ = 2NO₂, через некоторое время после начала реакции концентрации всех веществ, участвующих в реакции, стали: [NO] = 0,04 моль/л; [О₂] = 0,01 моль/л; [NО₂] = 0,02 моль/л. Рассчитать начальные концентрации исходных веществ и начальную скорость реакции, если константа скорости реакции k = 1.

В соответствии с уравнением реакции молярное отношение NO и NO₂ равно 2:2 (1:1).

Увеличение концентрации продукта реакции NO₂ до 0,02 моль/л вызвало уменьшение концентрации NO на 0,02 моль. Следовательно, начальная концентрация оксида азота (II) была:

[NО] = [NO] +0,02 = 0,04 + 0,02 = 0,06 моль/л.

Молярное отношение О₂ и NO₂ составляет 1:2, поэтому повышение концентрации NO₂ до 0,02 моль вызвало уменьшение концентрации кислорода на 0,01 моль (0,02 · 1/2 = 0,01). В результате начальная концентрация кислорода была:

Начальная скорость реакции

υ = k[NO] 2 [O₂] = 1 [6 · 10 –2 ] 2 [2 · 10 –2 ] = 7,2 · 10 –5 моль/л·с.