|
|
Химическая кинетика и равновесие.Пример 1. Реакция протекает по уравнению N2(г) + 3 H2(г) = 2 NH3(г) . Начальные концентрации веществ (моль/л): [N2] = 6; [H2] = 11,2; [NH3] = 0. Рассчитать константу равновесия реакции Кс, если к моменту равновесия прореагировало 40% исходного количества азота. Записать математическое выражение Кр и определить совпадают ли Кр и Кс численно. Решение: В начальный момент времени в реакционной смеси присутствуют только азот и водород в начальных концентрациях. В процессе реакции их концентрации убывают, а концентрация аммиака увеличивается. После установления равновесия (когда скорости прямой и обратной реакций равны) в равновесной смеси присутствуют азот, водород и аммиак. По условию задачи к моменту равновесия прореагировало 40% исходного количества азота: Сравнивая стехиометрические коэффициенты реакции, видим, что водорода расходуется в 3 раза больше, чем азота, т.е. 3´2,4 = 7,2 моль/л. Зная начальные концентрации веществ и количество их, вступившее в реакцию, можно найти равновесные концентрации: Сравн = Сисх – Спрореаг, т.е.
Равновесную концентрацию NH3 находим из соотношения стехиометрических коэффициентов реакции. По реакции видим, что аммиака образуется в 2 раза больше, чем расходуется азота. Следовательно, равновесная концентрация аммиака.
Наглядно эти рассуждения можно представить в виде схемы:
С помощью этой схемы можно рассчитать как равновесные, так и исходные концентрации. Для нахождения константы равновесия, надо записать ее математическое выражение. Данная реакция является гомогенной, т.к. протекает в одной фазе (в системе присутствуют только газы), следовательно,
Подставив в математическое выражение константы значения равновесных концентраций веществ, определим
Математическое выражение константы равновесия в условия Р, Т=const
где Р- равновесные парциальные давления реагентов, указанных в нижнем индексе. Для реакции аА + bB +…= dD + qQ+… связь Кр и Кс устанавливается с использованием закона Клайперона-Менделеева: Кр=Кс(RT)Dn, где Dn- разность сумм стехиометрических коэффициентов продуктов реакции и исходных веществ, находящихся в газообразном состоянии, т.е. Dn=(d + q +…) – (a + b +…). В нашем случае Dn=2 – (1+3) =-2 и, следовательно, Кр=Кс(RT)-2, т.е. Кр и Кс численно не совпадают.
Пример 2. Реакция протекает по уравнению H2(г) + I2(г) = 2HI(г). Определить исходные концентрации водорода и иода, если равновесные концентрации (моль/л): [H2] = 1; [I2]= 2; [HI] = 10. Установить взаимосвязь Кр и Кс. Решение: Исходная концентрация каждого вещества равна сумме количества прореагировавшего вещества и его равновесной концентрации: Сисх = Сравн + Спрореаг. Количества прореагировавших водорода и иода определяем из уравнения реакции, согласно которому для образования 2 моль необходимо израсходовать по 1 моль водорода и иода. Следовательно, для образования 10 моль HI к моменту равновесия прореагировало по 5 моль H2 и I2. Т.о., Сисх (H2) = 5+1 = 6 моль/л; Сисх (I2) = 5+2 = 7моль/л. Взаимосвязь Кр и Кс устанавливается согласно уравнению Кр = Кс(RT)Dn, Dn=2 – (1+1) =0 и, следовательно, Кр=Кс(RT)0=Кс.
Пример 3.Рассчитать константу равновесия реакции С(графит) +СО2(г) = 2СО(г), если исходная концентрация СО2 равна 2,4 моль/л, а к моменту равновесия его прореагировало 60%. В сторону расходования или в сторону образования СО сдвигается равновесие при уменьшении давления? Решение: Данная реакция является гетерогенным процессом, и с учетом того, что концентрация твердой фазы С(графит) -это постоянная величина (условно принимается за 1), математическое выражение константы равновесия записывается в виде:
В процессе реакции изменяется концентрация только СО2. По условию задачи к моменту равновесия прореагировало 60% исходного количества углекислого газа:
следовательно, равновесная концентрация СО2: Сравн = Сисх – Спрореаг, т.е.
Сравнивая стехиометрические коэффициенты реакции, видим, что СО образуется в 2 раза больше, чем расходуется СО2, т.е. 2´1,44 = 2,88моль/л.   ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
моль/л.
= 6,0 – 2,4 = 3,6 моль/л; 
= 11,2 – 7,2 = 4,0 моль/л.
=2,4 ´2 = 4,8 моль/л.
: 
=1 :3
2,43´=7,2
=1 :2
2,4´2=4,8
,
моль/л,
= 2,4 – 1,44 = 0,96 моль/л.