Примеры решения типовых задач

1.  При 823 К и 1,0133105 Па степень диссоциации фосгена

СОCl₂(г) = CO(г) + Cl₂(г)

на оксид углерода(II) и хлор равна 77%. Определите K_р.

Решение:

По закону Дальтона парциальное давление газообразного вещества p_j пропорционально его молярной доле x_j и общему давлению р:

,

где n_j – количество газообразного вещества; – суммарное количество всех газообразных веществ.

Пусть начальное количество фосгена равно 1 моль и вначале оксид углерода(II) и хлор отсутствовали в смеси. Обозначим степень диссоциации , тогда

Вещество	СОCl2	CO	Cl2
Исходное количество	1	0	0
Прореагировало / образовалось			
Равновесное количество	1 – 		
Молярные доли

Равновесные давления веществ равны:

р(СО) = р(Cl₂) = , р(СОCl₂) =

Константа равновесия этой реакции равна:

2. Определить направление самопроизвольного протекания реакции

2Cl₂(г) + 2H₂O(г) (;( 4HCl(г) + О₂(г)

при смешении по 1 моль Cl₂, O₂, HCl и 2 моль Н₂О (все вещества – газы) при 1000 К и 1,03310⁵ Па, если lgK_р = 7,8.

Решение:

По закону Дальтона парциальное давление газообразного вещества p_j пропорционально его мольной доле и общему давлению р:

,

где n_j – количество газообразного вещества; – суммарное количество всех газообразных веществ.

= 1 моль Сl₂ + 1 моль О₂ + 1 моль HCl +

+ 2 моль Н₂О = 5 моль

= – 174,3 кДж/моль.

Реакция будет самопроизвольно протекать в прямом направлении.

3. Определить константу равновесия реакции

Al₂O₃(т)+ 3SO₃(г) = Al₂(SO₄)₃(т)

при температуре 298 К, пользуясь таблицами термодинамических величин.

Решение: (Вариант 1)

Найдем в таблицах и :

Вещество	Al2(SO4)3	Al2O3	SO3
, кДж/моль	– 3441,80	– 1675,69	– 395,85
, Дж/(мольК)	239,20	50,92	256,69

.

.

.

Решение:(Вариант 2)

Найдем в таблицах :

Вещество	Al2(SO4)3	Al2O3	SO3
, кДж/моль	– 3100,87	– 1582,27	– 371,17

.

Задачи для самостоятельного решения

1. Для реакции Н₃РО₄ + аденозин (;( АМФ + Н₂О = 14 кДж/моль. В каком направлении реакция идет самопроизвольно при этих условиях? Рассчитайте константу равновесия.

(Ответ: справа налево; K_p = 4,3710^–3)

2. Рассчитать константу равновесия K_р реакции

1/2 N₂O₄ (;( NO₂,

если степень диссоциации равна 0,533, а давление 5,4910⁴ Па при температуре 323 К.

(Ответ: K_p = 295,2 Па^0,5)

3. Определите направление самопроизвольного протекания реакции

CH₃OH(г) (;( HCHO(г) + ¹/₂H₂ (г)

при стандартных условиях, пользуясь таблицами термодинамических данных.

(Ответ: G = 52,44 кДж/моль; справа налево)

4. Константа равновесия реакции

С₂Н₄ + Н₂ (;( С₂Н₆

при температуре 298 равна 10 кПа^–1. В каком направлении в изобарных условиях будет протекать эта реакция при этой температуре и следующих начальных парциальных давлениях веществ: этилен – 1 кПа, водород – 2 кПа, этан – 3 кПа?

(Ответ: G = –4,7 кДж/моль; слева направо)

5. Рассчитать константу равновесия реакции образования метанола

СО(г) + 2Н₂(г) (;( СН₃ОН(г)

при стандартных условиях, пользуясь таблицами термодинамических величин.

(Ответ: K_p = 26,510³)