Курс «Общая химия»
Лектор: проф. Боева Майсара Каримовна
Башкирский государственный университет Кафедра неорганической химии
1
Лекция № 3 Равновесие химических реакций
2
Химическое равновесие – состояние физико- химической системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Химическое равновесие имеет динамический характер: прямая и обратная реакции при равновесии не прекращаются.
3
4
Если система содержит n компонентов, то Q = Q1n1 + Q2n2 + … + Qnnn
Учитывая, что G ~ Q получим:
G = 1n1 + 2n2 + … + nnn,
где i - химический потенциал i-го компонента
dG
μi dni
Для системы произвольного составаi = º + RTlnai,
где ai – активность i-го компонента |
5 |
|
Для реакции
aA + bB + … = cC + dD + …
G = i = пр. р-и - исх. в-в
G = c C + d D - a A - b B =
=(c ºC + d ºD - a ºA - b ºB) +
+cRTlnaC + dRTlnaD - aRTlnaA – RTlnaB
RTln aCc aDd
aAa aBb
6
Учитывая, что в состоянии равновесия G = 0
0 = Gº + RTln |
ac ad |
, |
C D |
||
|
aAa aBb |
|
где Gº = (c ºC + d ºD - a ºA - b ºB).
Тогда |
c |
d |
|
|
|
Gº = RTln aCaD |
RTlnKравн |
||||
|
aAa aBb |
|
|
||
Kравн |
|
|
ac ad |
||
|
C |
D |
|
||
|
aAa aBb |
||||
|
|
|
|||
Kравн – константа равновесия химической реакции
7
Для реакции в газах в выражение для константы равновесия вместо активностей входят парциальные давления р реагирующих веществ и продуктов реакции. Константа равновесия в этом случае обозначается Кр. Если реагирующую систему можно
считать смесью идеальных газов, то значение Кр
численно равно |
pc |
pd |
|
Kр |
|
||
|
C |
D |
|
|
pa |
pb |
|
|
|
||
|
|
A |
B |
Поскольку с = p/RT, то
KсCc сDd
ссAa сBb
8
Расчет равновесий химических реакций
Водород и иод реагируют следующим образом
H2 + I2 2HI
При 400 К константа равновесия реакции Кр равна 6,3. Если при
давлении 105 Па смешать два моля водорода и два моля иода, каков будет состав смеси?
Начальное число молей: |
|
2 |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Число молей в равновесии: |
2-х |
2-х |
2х |
|
|
|
|
|
|||||||
Общее число молей: (2-х) + (2-х) + 2х = 4 |
|
2 x |
|
|
|
||||||||||
p p |
2 x |
105 |
Па |
|
|
pHI |
|
|
105 |
Па |
|||||
|
|
|
|||||||||||||
4 |
|
|
|||||||||||||
H2 |
I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Kp |
|
|
p2 |
|
(2 x)2 |
6,3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
HI |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
p |
p |
(2 - x)2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
H2 I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4x2 = 6,3.(4 - 4x + x2) = 25,2 -25,2x + 6,3x2 |
0 = 2,3x2 -25,2x + 25,2 x = 1,1 |
||||||||||||||
Состав равновесной смеси: 2,2 моль HI, 0,9 моль H2 и I2
9
Поскольку
Gº = -RTlnKравн = Hº - T Sº
равн
10