4. Техника безопасности
1. Соблюдайте общие правила при работе с растворами кислот, оснований и солей.
2.По окончании работы приведите в порядок рабочее место и вымойте руки.
5. Примеры решения задач
Задача №1. В закрытом реакторе смешаны азот и водород концентрацией 2 моль/л азота и 5 моль/л водорода. В результате реакции получился аммиак с концентрацией 3 моль/л. Вычислить константу равновесия этой реакции.
Р е ш е н и е. Уравнение реакции синтеза аммиака
N2(г)
+ 3H2(г)
2NH3(г).
Реакция обратима, является гомогенной (все вещества находятся в газообразном состоянии). Константа равновесия имеет вид:
.
При этом все концентрации, входящие в выражение Кс, относятся к моменту равновесия (tравн). Из трех концентраций реагирующих веществ в условии задачи только одна - концентрация NH3 - относится к моменту равновесия, а концентрации азота и водорода относятся к началу реакций (t=0). Однако равновесные концентрации азота и водорода связаны с начальными, и эту связь нужно установить
[N2]tравн. = [N2]t=0 – [N2 ] прореагировавшего;
[H2]tравн. = [H2]t=0 – [H2] прореагировавшего.
Найдем концентрацию прореагировавшего азота по концентрации получившегося (к моменту равновесия) аммиака.
Реагирует 1 моль N2 - получается 2 моль NН3 (по коэффициентам
уравнения реакции).
Реагирует X моль/л N2 - получается 3 моль NН3 (по условию задачи).
X = 3/2 = 1,5 моль/л.
Аналогично найдем концентрацию прореагировавшего водорода.
Реагирует 1 моль N2 - 3 моль Н2.
Реагирует 1,5 моль/л N2 - y моль/л H2.
y= 3.1,5 = 4,5 моль/л.
Следовательно, к моменту равновесия концентрация азота составит (5 - 4,5=0,5)моль/л. Весь приведенный расчет можно делать также в виде следующей табл. 2.
Таблица 2
|
Вещества |
N2 |
H2 |
NH3 |
|
t = о |
2 |
5 |
0 |
|
Прореагировало и получилось |
1,5 |
4,5 |
3 |
|
tравн. |
(2 - 1,5)= 0,5 |
(5 - 4,5)=0,5 |
3 |
Вычислим константу равновесия:
.
Задача №2. При некоторой высокой температуре константа равновесия Кс газовой реакции равна 4.
Н2(г)
+ I2(г)
2HI(г).
Определить выход НI, если для реакции взято 4 моль/л водорода и 3 моль/л йода.
Решение. Искомый выход, т.е. равновесную концентрацию HI, обозначим через X. Дальнейший ход решения тот же, что и в предыдущей задаче.
|
Вещества |
Н2 |
I2 |
HI |
|
t=0 |
4 |
3 |
0 |
|
Прореагировало и получилось |
|
|
x |
|
tравн. |
|
|
x |
отсюда
х=3,5 моль/л.
Задача
№3.
Стандартное
изменение энергии Гиббса для реакции
А
+ В
АВпри
стандартной
температуре равно - 8 кДж/моль.
Найти
константу равновесия.
Решение. Расчет ведется на основании уравнения изотермы
,
где
∆
-
стандартные
изменения энергии Гиббса;
Кр - константа равновесия, выраженная через парциальные давления.
При стандартной температуре Т = 298 К.
Кр
=
25,0.