Файл: Индивидуальные домашние задания по химии.docx

Пример2.8.При Т= 1200 К и общем давлении 1 атм для реакции

2ZnS_(тв)+3О_2(г) 2ZnO_(тв)+2SO_2(г)

Равновесное давление О₂составляет 0.26 атм. При той же температуре значение константы равновесия K_рреакции:

^2SO2(г) ^+3O2(г) ^^2SO3(г)

равно 0.12.

Определить K_рдля реакции

^ZnS(тв) ^+2О2(г) ^^ZnO(тв) ^+SO3(г)

при той же температуре.

Решение.Определим константу равновесия первой реакции. Она должна выражаться в соответствии с (2.16) равенством:

_p2

K_р₁

SO₂_.

_p3

O₂

Так как общее давление газовой смеси складывается из парциальных давлений газообразных компонентов, получим:

^рSO₂

 p p_O₂

 1 0.26  0.74 атм.

Тогда константа равновесия первой реакции:

0.74²

^K^p¹^0.26³

 31.16.

Чтобы перейти от первых двух реакций к последней, необходимо прове- сти алгебраическое сложение первых двух реакций:

2ZnS_(тв)+3О_2(г) 2ZnO_(тв)+2SO_2(г)

K_р₁ 31.16

⁺^2SO2(г) ^+3O2(г) ^^2SO3(г)

_р₂ 0.12

K

2ZnS_(тв)+4О_2(г) 2ZnO_(тв)+2SO_3(г)K_p 31.16  0.12

При сложении реакций их константы равновесия перемножаются, так

как суммарное значение

G_T

складывается из

G_T

отдельных стадий про-

цесса, а значение

G_T

связано с константой равновесия логарифмической

зависимостью (2.15).

Сократим коэффициенты в уравнении последней реакции на два:

^ZnS(тв) ^+2О2(г) ^^ZnO(тв) ^+SO3(г)^.

После сокращения коэффициентов из первоначального значения кон- станты равновесия следует извлечь квадратный корень:

K_р

 1.93.

Пример2.9.Определить равновесный состав газовой смеси, образую- щейся при 1000 К в ходе реакции:

^Fe3^O4(тв) ^+4CO(г) ^^3Fe(тв) ^+4СО2(г)

при общем давлении, равном 2 атм. Считать, что

с^

 const.

p
Решение. Вычислим константу равновесия реакции, пользуясь соотно- шениями (2.2), (2.3), (2.8), (2.11), (2.12), (2.5), (2.15) и данными, приведенны- ми в прил. 1:

H


298

 3.0  4  (393.51)  (1117.71)  4  (110.5)  14.33 кДж;

S


298

 3.27.15  4  213.6 151.46  4 197.4  5.21 Дж/К;

р
с^

 3  25.23  4  37.13 143.4  4  29.15  35.79 Дж/К;

H^ H^ с^(1000  298)  14330  (35.79)  709  39 455 Дж;

1000 298 р

S^ S^ с^ln ¹⁰⁰⁰ 5.21  (35.76) ln ¹⁰⁰⁰ 48.50 Дж/К;

1000 298 р

298 298

G^ Н^1000  S^

 39455 1000  (48.5)  9045 Дж;

1000 1000 1000

G^
9045

ln K_p

1000

  1.0884;

R1000 8.311000

K_p 0.337.

В соответствии с уравнением реакции константа равновесия выражается

следующим образом:

K_p

^p⁴CO

2 _.

4

^pCO

Обозначим

^pCO₂

 х,

тогда

p_CO p p_CO₂

 2  x.

Подставим эти соотношения в выражение для константы равновесия:

или

K_p 0.337 

_x4

(2  x)⁴

2  x

  0.762 .

Решим полученное уравнение относительно х:

x 0.865 . Состав смеси

будет определяться:

^pCO₂

 0.865,

p_CO 1.135 атм.

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 54

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

Основные формулы для расчетов

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

(кинетическое уравнение) для реакции

aA  bB  cC  dD

при Т= соnst:

 k_A_^a_B_^b,

(3.1)

где  – скорость прямой реакции; k– константа скорости реакции; _A_, _B_

(либо C_A, C_B) – молярные концентрации веществ, вступающих в реакцию.

Зависимость скорости реакции от температуры (уравнение Вант-Гоффа):

T₂T₁