Методические указания по теме 1.5 Химическое равновесие

Изучая данную тему, обратите внимание на то, что при расчете константы равновесия в числителе пишут концентрации или парциальные давления конечных веществ, а в знаменателе – исходных (с учетом стехиометрических коэффициентов). Если же реакция гетерогенная, то при расчете константы равновесия К_р учитываются только газообразные вещества. Уделите больше внимания принципу Ле Шателье, который говорит о направлении смещения химического равновесия при изменении внешних условий.

Самое главное при изучении уравнений изотермы, изохоры и изобары – это их применение.

Особое внимание заслуживает вопрос об истинном химическом равновесии, так как истинным (или устойчивым) равновесием называется такое состояние системы, которое не изменяется с течением времени при неизменных внешних условиях, причем эта неизменяемость не обусловлена протеканием какого-либо внешнего процесса. Если внешние условия изменяются, то состояние равновесия нарушается, но через некоторое время наступает новое состояние равновесия.

Пример 1 При нагревании водорода и йода в закрытом сосуде до 444º С обратимо протекает реакция по уравнению Н₂ + I₂ 2НI. Равновесная смесь при этой температуре содержит 5, 64 моль НI; 0, 12 моль I₂ и 5, 28 моль Н₂. Вычислить константу равновесия указанной реакции и исходные концентрации водорода и йода.

Решение. Согласно для данной реакции

Так как данная реакция протекает без изменения объёма, то значение константы будет одинаково при всех способах выражения равновесных концентраций веществ. Вместо концентраций С_НI; С_Н2; С_I2 можно подставить числа молей этих веществ:

Определяем исходные концентрации йода и водорода. Согласно уравнению реакции для образования 2 моль НI расходуется по 1 моль Н₂ и I₂. К моменту достижения равновесия в смеси образовалось 5, 64/2 моль Н₂ и I₂. Учитывая равновесные концентрации Н₂ и I₂, рассчитываем исходные концентрации этих веществ суммированием: моль моль

Пример 2 Константа равновесия реакции

СН₃СООН + С₂Н₅СОН ® СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О

при некоторой температуре равна 4. Определить состав реакционной смеси при равновесии, если в реакцию введены 1 моль кислоты и 2 моль спирта.

Решение. Используем формулу . Обозначим число молей эфира, образующего в равновесной смеси, через х. Такое же количество (х молей) выделится и воды. Количество кислоты к моменту равновесия останется (1 - х) моль, а спирта (2-х) моль. Тогда откуда х² = 4(1- х)( 2 - х)

3х² - 12х + 8 = 0.

Решая это квадратное уравнение, получим х₁ = 3, 154 и х₂ = 0, 845. Первый корень отбрасывается как не удовлетворяющий условию задачи. Таким образом, в момент установившегося равновесия состав реакционной смеси (моль): эфир 0, 845; вода 0, 845; уксусная кислота 0, 155; спирт 1, 155.

Пример 3 Константа равновесия К_Р реакции синтеза аммиака

N₂ + 3H₂ « 2NH₄

при 350⁰С равна 2, 32× 10^-13. Вычислить К_С для этого процесса при этой же температуре.

Решение. Используем формулу

.

Определим Sn = 2 – 1 = – 2.

Следовательно,

Т = 350 + 273 = 623 К;

К_С = 2, 32× 10^-13(8, 314× 10³× 623)² = 6, 224.

Пример 4 В какую сторону сместятся равновесия реакций:

1. 2СО + О₂ « 2СО₂ + 566, 9 кДж;

2. 2Н₂S « 2H₂ + S₂ – 41, 9 кДж,

а) при повышении температуры;

б) при повышении давления?

Каким изменением концентраций можно добиться смещения равновесий приведенных реакций вправо?

Решение. Исходя из принципа Ле Шателье, можно сказать, что

а) при повышении температуры равновесие первой реакции сдвинется влево, т.к. реакция экзотермическая, а равновесие второй реакции сдвинется вправо, т.к. реакция эндотермическая.

б) при повышении давления равновесие первой реакции сдвинется в сторону прямой реакции, а равновесие второй реакции сдвинется в сторону обратной реакции, т.е. всегда в сторону меньшего объема.

Чтобы сдвинуть равновесие этих реакций вправо путем изменения концентраций, надо увеличить концентрации исходных веществ или уменьшить концентрации конечных веществ.

Пример 5 Константа равновесия К_Р реакции

I₂ « 2I

при t₁ = 677⁰C равна 1, 149× 10², а при t₂ = 777⁰C – 7, 413× 10². Вычислить константу равновесия данной реакции при 727⁰С.

Решение. Используя уравнение

,

по двум приведенным величинам К_Р вычисляем среднее значение теплового эффекта реакции термического разложения йода в интервале 677 – 777 ⁰С:

;

Т₁ = 950 К, Т₂ = 1050 К.

Дж/моль

Т₃ = 1000 К;

Определим К_Р3:

;

;

;

К_Р3 = 3, 057× 10².

Вопросы для самоконтроля

 

1 Что такое истинное равновесие?

2 Каковы признаки истинного равновесия?

3 Вывести константы равновесия К_с и К_р и их взаимосвязь. От чего зависят и от чего не зависят эти константы равновесия?

4 Сформулировать принцип Ле Шателье.

5 Как влияют температура, давление, концентрация на смещение равновесия?

6 Для чего и как применяются уравнения изохоры и изобары?

Литература: [1], с.71-82; [2], с.152-172

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Естествознание в системе науки и культуры
2. I. Методические указания к изучению курса
3. II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ (ГРАФИЧЕСКИХ) РАБОТ
4. III. Работа по теме урока Представление журналов
5. V. Продолжение работы по теме урока
6. А затем по милости Аллаха решил собрать всё, что смог по теме, которую я указал в заглавие.
7. А НЕ О СИСТЕМЕ: КОРОТКАЯ ПОЗИЦИЯ ПО ФУНТУ СТЕРЛИНГОВ, НЕПРЕРЫВНЫЕ ФЬЮЧЕРСЫ
8. Адаптационные изменения в сердечнососудистой системе.
9. АДВОКАТУРА В СИСТЕМЕ ИНСТИТУТОВ ГРАЖДАНСКОГО ОБЩЕСТВА
10. Анализ временных рядов и прогнозирование в системе STATGRAFICS
11. Анатомо-хирургическое обоснование разрезов в лобно-теменно-затылочной области. Особенности распространения гематом, способы гемостаза.
12. Анкета к теме: «Влияние семейной атмосферы на успеваемость ребенка».