Тема 3 Хімічна рівновага
Мета: - знати закон дії мас;
- вміти писати рівняння швидкості прямої та оборотної реакції;
- знати вирази константи рівноваги для гомогенної системи та формули зв'язку між ними;
- вміти пояснити значення спільного використання законів термодинаміки та хімічної кінетики для установлення оптимальних умов проведення хіміко-технологічних процесів.
3.1 Оборотність хімічних реакцій. Швидкості прямої та оборотної реакції, закон дії мас. Рівновага в гомогенних системах. Установлення оптимальних умов проведення хіміко-технологічних процесів. Спільне використання законів термодинаміки та хімічної кінетики.
3.1.1 Знайти в гр.А і гр.В правильні відповіді на поставлені питання
Питання:
Що називається прямою реакцією?
Яка реакція називається оборотною?
Вказати визначення (гр.А) та приклади (гр.В) оборотних реакцій
Вказати визначення (гр.А) та приклади (гр.В) практично необоротних реакцій
Вказати визначення (гр.А) та рівняння (гр.В) момента хімічної рівноваги
Що називається «зсувом» хімічної рівноваги (гр.А)?
Чому дорівнює швидкість оборотної реакції (гр.А та гр.В)?
Вказати визначення (гр.А) та рівняння (гр.В) констант хімічної рівноваги
Які рівняння характеризують залежність між КР, КС, КN (гр.В)?
В яких хімічних реакціях КР = КС (гр.А та гр.В)?
Відповіді:
|
№ |
Гр.А |
№ |
Гр.В |
|
1 |
різниці між швидкостями прямої та зворотної реакції |
1 |
BaCl2 + CuSO4 = BaSO4 + CuCl2 |
|
2 |
відношення констант швидкостей прямої та зворотної реакції |
2 |
aA + bB <==> cC + dD CCC CDd = ------------ CAa CBb |
|
3 |
реакція між вихідними речовинами |
3 |
KC (RT)n |
|
4 |
стан системи, за якого швидкості прямої та зворотної реакції однакові |
4 |
KNO3 + NaCl = KCl + NaNO3 |
|
5 |
хімічний процес між продуктами реакції |
5 |
BaCl2 + K2CrO4 = BaCrO4 + 2KCl |
|
6 |
момент хімічного процесу, коли запас вільної енергії мінімальний, а ентропії – максимальний
|
6 |
aA + bB <==> cC + dD PCC PDd = ------------ PAa PBb |
|
7 |
хімічний процес, в якому продукти реакції можуть знову реагувати, утворюючи вихідні речовини за тих же умов |
7 |
Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S |
|
8 |
відношення добутку мольних рівноважних концентрацій продуктів реакції до добутку мольних рівноважних концентрацій вихідних речовин за даної температури (з урахуванням коефіцієнтів в рівнянні реакції)
|
8 |
CO(г) + H2O(п) <=> CO2(г) +H2(г) n = 0 |
|
9 |
перехід від одного рівноважного стану до іншого, який визваний зміною умов реакції |
9 |
V – V = 0 |
|
10 |
тоді, коли в результаті реакції не відбувається зміни кількості молекул газу |
10 |
= КN (RT / V) n |
|
11 |
реакції, які практично можуть відбуватись тільки в одному напрямі за даних умов |
11 |
= V – V |
|
12 |
відношення добутку рівноважних парціальних тисків продуктів реакції до добутку рівноважних парціальних тисків вихідних речовин, узятих в ступенях їх стехіометричних коефіцієнтів |
12 |
Кпр = ----- Кзв |
3.1.2 КОНСТАНТИ ХІМІЧНОЇ РІВНОВАГИ
Для кожної задачі вибрати правильний хід вирішення з трьох, запропонованих в одній горизонтальній графі (номер задачі відповідає номеру графи).
1 В рівноважній системі І2 + Н2 <==> 2НІ СІ2 = а моль/л; СН2 = b моль/л; СНІ = с моль/л.
Визначити КС та вихідні концентрації (С|І2) йоду та водню (С|Н2).
2 В рівноважній системі N2 + 3Н2 <==> 2NН3 СN2 = а моль/л; СН2 = b моль/л;
СNH3 = с моль/л. Визначити КС та вихідні концентрації (С|N2) азоту та водню (С|Н2).
3 Виразити співвідношення між КС та КР для наступних реакцій:
2СО + 2Н2 <==> СН4 + СО2
N2 + O2<==>2NO
2CO2 <==> 2CO + O2
3Fe + 4H2O <==> Fe3O4 + 4H2
4 Визначити концентрації речовин в момент рівноваги (С) для системи СО + Н2О <==> СО2 + Н2, якщо за Т = 930,5К КС = 1, а вихідні концентрації відповідно дорівнюють
ССО = а моль/л, СН2О = b моль/л, Т = 930,5К.
|
№ |
Розв’язання | ||
|
A |
B |
C | |
|
1 |
KC = ab / c2 С|І2 = (c + a) моль/л С|Н2 = (c + b) моль/л |
KC = c2 / ab С|І2 = (c / 2 + a) моль/л С|Н2 = (c / 2 + b) моль/л |
KC = c2 / ab С|І2 = (c + a) / 2 моль/л С|Н2 = (c + b) / 2 моль/л |
|
2 |
KC = c2 / ab3 С|N2 = (1/2 c + a) моль/л С|Н2 = (3/2 c + b) моль/л |
Kc = c / ab С|N2 = a моль/л С|Н2 = 3b моль/л |
Kc = ab3 / c2 С|N2 = (c + a) моль/л С|Н2 = (c + b) моль/л |
|
3 |
1 KP = KC (RT) -2 2 KP = KC (RT) 3 KP = KC (RT) 4 KP = KC (RT) -2 |
1 KP = KC 2 KP = KC (RT) -1 3 KP = KC (RT) 4 KP = KC (RT) |
1 KP = KC (RT) -2 2 KP = KC 3 KP = KC (RT) 4 KP = KC |
|
4 |
1 С|Н2 = С|CO2 = x 2 CCO = (a – x)моль 3 СН2О = (b – х) моль х2 4 К = --------------- (а – х)(b – х) |
1 С|Н2 = С|CO2 = x 2 CCO = (a + x)моль 3 СН2О = (b + х) моль х2 4 К = ---------------- (а + х)(b + х) |
1 С|Н2 = x ; С|CO2 = y 2 CCO = a моль 3 СН2О = b моль х у 4 К = ------- а b |
Примітка:
С|- вихідна концентрація відповідної речовини,
С – рівноважна концентрація відповідної речовини.