2015-10-22
1535
Пример 1. Реакция протекает по уравнению
N2(г) + 3 H2(г) = 2 NH3(г). Начальные концентрации веществ (моль/л): [N2] = 6; [H2] = 11,2; [NH3] = 0. Рассчитать константу равновесия реакции Кс, если к моменту равновесия прореагировало 40% исходного количества азота. Записать математическое выражение Кр и определить совпадают ли Кр и Кс численно.
Решение: В начальный момент времени в реакционной смеси присутствуют только азот и водород в начальных концентрациях. В процессе реакции их концентрации убывают, а концентрация аммиака увеличивается. После установления равновесия (когда скорости прямой и обратной реакций равны) в равновесной смеси присутствуют азот, водород и аммиак.
По условию задачи к моменту равновесия прореагировало 40% исходного количества азота: 
моль/л.
Сравнивая стехиометрические коэффициенты реакции, видим, что водорода расходуется в 3 раза больше, чем азота, т.е. 3´2,4 = 7,2 моль/л. Зная начальные концентрации веществ и количество их, вступившее в реакцию, можно найти равновесные концентрации: С равн = С исх – С прореаг, т.е.
|
|
|
= 6,0 – 2,4 = 3,6 моль/л; 
= 11,2 – 7,2 = 4,0 моль/л.
Равновесную концентрацию NH3 находим из соотношения стехиометрических коэффициентов реакции. По реакции видим, что аммиака образуется в 2 раза больше, чем расходуется азота. Следовательно, равновесная концентрация аммиака.
=2,4 ´2 = 4,8 моль/л.
Наглядно эти рассуждения можно представить в виде схемы:
| N2 + 3H2 Û 2 NH3 | |||
| C нач, моль/л | 11,2 моль/л | - | |
| С израсход, моль/л | 40%=2,4 |  :  =1:3
2,43´=7,2
| - |
| С равн, моль/л | 6 – 2,4 =3,6 | 11,2 – 7,2 = 4 | :  =1:2
2,4´2=4,8
|
С помощью этой схемы можно рассчитать как равновесные, так и исходные концентрации.
Для нахождения константы равновесия, надо записать ее математическое выражение. Данная реакция является гомогенной, т.к. протекает в одной фазе (в системе присутствуют только газы), следовательно,
