48. Вывести константу равновесия Кс и Кр для гомогенной реакции. Константа равновесия реакций в гетерогенных системах

Для гетерогенной химической реакции, например, между компонентами реального газа и реального раствора, константа равновесия в общем случае может быть выражена уравнением:

где f_i — фугитивность компонентов газовой фазы, а a_k — активность компонентов конденсированной фазы.

Если конденсированные фазы (твёрдые или жидкие) представляют собой практически чистые вещества, их активности постоянны и могут быть включены в константу равновесия (то есть в левую часть выражения выше). Условно можно принять их равными единице и, таким образом, исключить из выражения.

Например, для реакции твёрдофазного восстановления оксида железа:

FeO_т + CO_г = Fe_т + CO_2г

константа равновесия (при условии, что газовая фаза идеальна) имеет вид:

49. Сформулировать принцип Ле Шателье и пояснить его на конкретных примерах.

В 1884 г. французский физикохимик и металловед Анри Луи Ле Шателье  сформулировал общий принцип смещения химиче­ского равновесия:

Если на систему, находящую­ся в состоянии химического равновесия, оказывать внеш­нее воздействие (изменять температуру, давление, кон­центрации веществ), то поло­жение равновесия смещается в такую сторону, чтобы осла­бить внешнее воздействие. Система как бы стремится проти­востоять изменению внешних усло­вий. Когда, например, температуру равновесной смеси повышают, сама система, конечно, не может ослабить внешний нагрев. Однако равновесие в системе смещается таким образом, что для нагревания её до определён­ной температуры требуется уже боль­шее количество теплоты. А именно: сдвиг равновесия идёт в сторону эндотермической реакции (протека­ющей с поглощением теплоты).

50. Химическое сродство. Уравнение изотермы химической реакции и его практическое применение для определения направления процесса.

В смеси один вещества активно реагируют между собой (например, олефины и О₂), а другие при обычных условиях не взаимодействуют друг с другом — N₂ и О₂, N2 и Н₂. Из этого следует, что способность молекул различных веществ химически взаимодействовать друг с другом связана с какими-то особыми силами, которые химики назвали химическим сродством. Следовательно, химическое сродство определяется, как способность веществ подвергаться химиче­ским превращениям или химическому взаимодействию с обра­зованием продуктов реакции.

С помощью уравнения изотермы химической реакции можно судить о направлении протекания реакции.

1) П_p< К_p, ΔG < 0, слева направо; 2) П_p> К_p, ΔG > 0, справа налево;

3) П_p= К_p, ΔG = 0, химическое равновесие.

51. Уравнение изохоры, изобары и его практическое применение для определения смещения равновесия при изменении внешних условий.

Зависимость К от температуры

Уравнение изобары:

Уравнение изохоры:

По ним судят о направлении протекания реакции:

52. Фаза, компонент, число степеней свободы. Правило фаз Гиббса.

Фазой называется однородная часть системы, отделенная от других частей системы (фаз) поверхностью раздела, при переводе через которую химический состав или структура вещества изменяется скачком.

Компонентами называются вещества, образующие систему.

Под числом степеней свободы (вариантностью) системы понимают число внешних и внутренних факторов (температура, давление и концентрация), которое можно изменять без изменения числа фаз в системе.

Пра́вило фаз (или правило фаз Гиббса) — соотношение, связывающее число веществ (компонентов), фаз и степеней свободы в гетерогенной системе.

Правило фаз записывается следующим образом:

где j — число фаз (например, агрегатных состояний вещества);

v — число степеней свободы, то есть независимых параметров (температура, давление, концентрация компонентов), которые полностью определяют состояние системы при равновесии и которые можно менять без изменения числа и природы фаз;

k — число компонентов системы — число входящих в систему индивидуальных веществ за вычетом числа химических уравнений, связывающих эти вещества. Иначе говоря, это минимальное количество веществ, из которых можно приготовить каждую фазу системы.

n — число переменных, характеризующих влияние внешних условий на равновесие системы.

П ри переменных давлении и температуре правило фаз сводится к выражению:

В случае однокомпонентной системы оно упрощается до: