12. Определение влияния давления на смещение равновесия Для определения влияния давления на смещение равновесия рассчитаем

ΔrG´´₉₀₀ при р´´_общ.= 18 атм., Т=900К и том же самом соотношении компонентов.

ΔG”₉₀₀ = -8,314*900*ln(0,03125/0,58) = -21914 Дж/моль

Сравнив полученные значения ΔrG´₉₀₀ и ΔrG´´₉₀₀, видим, что увеличение давления приводит к уменшению энергии Гиббса и, следовательно, к смещению равновесия в сторону продуктов (по принципу Ле-Шателье увеличение давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, приводящей к меньшому количеству вещества газов).

13. Определение равновесных парциальных давлений

Рассчитанные нами парциальные давления компонентов называются произвольными, поскольку количества веществ были выбраны произвольно. Однако при любых условиях реакция будет протекать, пока не будет достигнуто состояние равновесия. Полученные при этом парциальные давления называются равновесными. Рассчитаем равновесные парциальные давления в атм. для всех участников реакции при рабочей температуре (900 К) и рабочем давлении (9 атм.).

Запишем реакцию вместе с количеством вещества каждого компонента до начала реакции, и после достижения состояния равновесия:

4HCl+O₂= 2H₂O+2Cl₂

nk моль (начальные) 4 1 2 2

n*k моль (равновесные) 4–4ά 1-ά 2+2ά 2+ 2ά

где nk – начальные (произвольные) количества вещества (моль) компонентов,

n*k – равновесные количества вещества (в моль) компонентов реакции,

ά – количество прореагировавшего O₂ (моль) к моменту равновесия. Рассчитаем мольные доли и парциальные давления всех компонентов в равновесном состоянии: Σn*k = 9 - ά, тогда

( HCl) = (4–4ά)/( 9 -ά) ,

 (O₂) = (1-ά)/(9 - ά) ,

 (H₂O) = (2+2ά)/( 9 - ά) ,

 (Cl₂) = (2+2ά)/( 9 - ά)

а парциальные давления:

p (HCl) = p_общ*(4–4ά)/( 9 - ά) ,

p(O₂) = p_общ*(1-ά)/(9 - ά) ,

p(H₂O) = p_общ*(2+2ά)/( 9 - ά)

p(Cl₂) = p_общ*(2+2ά)/( 9 - ά)

Запишем уравнение для константы равновесия через равновесные парциальные давления.

Кр,₉₀₀ = 0,58=(9- ά)*(2+2ά)⁴/((1- ά)*(4-4ά)⁴*P)

Из полученного уравнения рассчитываем ά:

ά = 0,243 (моль).

Рассчитываем равновесные парциальные давления компонентов:

p^ (HCl) = 3,112

p^( O₂) = 0,778

p^( H₂O) = 2,555

p^( Cl₂) = 2,555

9