 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Пример 5. Для газофазной реакции А + В = D + F рассчитайте константу равновесия при температуре Т = 700 К и равновесные концентрации веществ в системе
Для газофазной реакции А + В = D + F рассчитайте константу равновесия при температуре Т = 700 К и равновесные концентрации веществ в системе, если известно, что стандартное изменение энергии Гиббса реакции при этой температуре равно D r G 0 = - 8 кДж и начальные концентрации равны:
С 0,А = 2 моль/л, С 0,В = 3 моль/л. Концентрации веществ D и F в начальный момент равны нулю. 
Решение. Стандартная константа равновесия K 0 связана со стандартной энергией Гиббса реакции по уравнению: D r G 0 = - RT ln K 0.
Отсюда находим логарифм стандартной константы равновесия:
Следовательно, K 0 = e 1,375 = 3,96.
Стандартная константа равновесия выражается через относительные равновесные парциальные давления участников реакции, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам. В данном случае:
где 
- относительное равновесное парциальное давление i – го компонента, P i - его равновесное парциальное давление,
P 0 – стандартное давление. Так как нам надо рассчитать равновесные концентрации, то расчет необходимо вести через константу равновесия K C, выраженную через равновесные концентрации участников реакции. В данном случае она равна: 
где квадратными скобками обозначены равновесные концентрации соответствующих веществ. Константы равновесия K 0 и K C связаны между собой следующим соотношением: 
где Dn - изменение числа молей газообразных участников реакции. Для данной реакции Dn = n D + n F – n A- nB= 1 + 1 – 1 – 1 = 0. Следовательно, константы равновесия равны K 0 = K C.
Теперь проведем расчет равновесных концентраций участников реакции. Предположим, что к моменту равновесия прореагировало x моль /л вещества А, тогда из уравнения реакции следует, что в реакцию вступило x моль /л вещества В и образовалось x моль /л вещества D и x моль /л вещества F. Выражаем через x равновесные концентрации веществ:
| Вещество | Начальная концентрация, моль/л | Равновесная концентрация, моль/л |
| A | 2 - x | |
| B | 3 - x | |
| D | x | |
| F | x |
Подставим равновесные концентрации в выражение для константы равновесия
K C и получим: 
Решаем это уравнение относительно x. Оно преобразуется к следующему квадратному уравнению: 2,96 x 2 – 19,80 x + 23,76 = 0.
По известным формулам для квадратного уравнения находим, что это уравнение имеет два корня: x 1 = 5,12 и x 2 = 1, 57. Корень x 1 не удовлетворяет условию задачи, так как начальные количества исходных веществ меньше. Условию задачи удовлетворяет корень x 2 = 1, 57. Следовательно, равновесные концентрации веществ равны: [A] = 2 – 1,57 = 0,43 моль/л; [B] = 3 – 1,57 = 1,43 моль/л;
[D] = [F] = 1, 57 моль/л.
Поиск по сайту: