1.3 Вычисление константы химического равновесия

Пример. При некоторой температуре константа диссоциации йодоводорода на простые вещества равна 6,25^.10^-2. Какой процент HI диссоциирует при этой температуре?

Решение: Уравнение реакции диссоциации HI:

2 HI ↔ H₂ + I₂

Обозначим начальную концентрацию HI через С моль/л. Если к моменту наступления равновесия из каждых С молей йодоводорода диссоциировано х молей, то при этом, согласно уравнению реакции, образовалось 0,5х моль H₂ и 0,5х моль I₂. Таким образом, равновесные концентрации составляют

[HI] = (С – х) моль/л; [H₂] = [I₂] = 0,5х моль/л.

Подставим эти значения в выражение константы равновесия реакции:

;

Извлекая из обеих частей уравнения квадратный корень, получим 0,25 = 0,5х/(С – х), откуда х = 0,333 С.

Таким образом, к моменту наступления равновесия диссоциировало 33,3% исходного количества йодоводорода.

1.4 Вычисление равновесных концентраций

Пример. В системе А _(г.) + 2В _(г.) = С _(г.) равновесные концентрации равны: [A] = 0,06 моль/л; [B] = 0,12 моль/л; [C] = 0,216 моль/л. Найти константу равновесия реакции и исходные концентрации веществ А и В.

Решение: Константа равновесия данной реакции выражается уравнением

Подставляя в него данные задачи, получаем

Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтем, что, согласно уравнению реакции, из 1 моль А и 2 моль В образуется 1 моль С. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,216 моль вещества С, то при этом было израсходовано 0,216 моль А и 0,216·2 = 0,432 моль В.

Исходные вещества	А	В	С
Равновесные концентрации	[A]p = 0,06 моль/л	[B]р = 0,12 моль/л	[C]р = 0,216 моль/л
Соотношение реагирующих веществ	1	2	1
Количество израсходованного/обра- зовавшегося вещества в 1 л	0,216	0,216 ∙ 2 = 0,432	0,216
Исходные концентрации	[A]0 = 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л	[B]0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/л	0

Таким образом, исходные концентрации равны: [A]₀ = 0,276 моль/л;

[B]₀ = 0,552 моль/л.

1.5 Направление смещения равновесия

Пример. В каком направлении сместится равновесие в системах

а) СО _(г.) + Cl_{2 (г.)} ↔ СОСl_{2 (г.)},

б) Н_{2 (г.)} + I_{2 (г.)} ↔ 2 HI _(г.),

если при неизменной температуре увеличить давление путем уменьшения объема газовой смеси?

Решение: а) протекание реакции в прямом направлении приводит к уменьшению общего числа молей газов, т.е. к уменьшению давления в системе. Поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, повышение давления вызывает смещение равновесия в сторону прямой реакции;

б) протекание реакции не сопровождается изменением числа молей газов и не приводит, следовательно, к изменению давления. В этом случае изменение давления не вызывает смещения равновесия.