Химическое равновесие

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Пример 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции

2SO_2(г) + O_2(г) = 2SO_3(г)

ΔH_f^o (кДж/моль) -297 0 -396

Решение: Δ Н^ор-ции = Σ ΔН^опрод - Σ ΔН^оисх = 2(-396) - [2(-297) + 1(0)] = -198 кДж

Пример 2. Рассчитайте стандартную энтальпию образования этанола, если стандартные энтальпии сгорания углерода, водорода и этанола соответственно равны (в кДж/моль): -393,5; -285,8; -1366,9.

Решение: Уравнение реакции, соответствующей энтальпии образования этанола-

2С + 3Н₂ + 0,5О₂ = С₂Н₅ОН

Δ Н^ор-ции = ΔH_f^o(С₂Н₅ОН) = Σ ΔН^осг. исх - Σ ΔН^осг.эт. = 2(-393,5) + 3(-285,8) - (-1366,9) =

-277,6 кДж/моль

Пример 3. Рассчитайте стандартную энтропию ΔS^o реакции: SO_2(г) + 0,5O_2(г) = SO_3(г)

Если стандартные энтропии образования SO₂(г),SO₂(г),SO₃(г) равны соответственно(в Дж/К моль):

248, 205, 257.

Решение: ΔS^o = Σ S _f^o прод. - Σ S_f ^oисх. = 2·257 -(2· 248 1· 205) = -187 Дж/К

Пример 4. Пользуясь значениями ΔG^o_f отдельных соединений, вычислите ΔG^o реакции

SO₂(г) + NO₂(г) = SO₃(г) + NO(г) и определите её направление в стандартных условиях.

Решение: ΔG^o р-ции = [ΔG^o_f(SO₃) + ΔG^o_f(NO)] - [ΔG^o_f(SO₂) + ΔG^o_f(NO₂)] =

(-370,4 + 86,6) - (-300,4 + 51,8) = -35,2 кДж Величина ΔG^o р-ции < О, значит реакция протекает в сторону образования SO₃ и NO.

Пример 5. Константа равновесия системы H₂(г) + I₂(г) = 2HI(г) при некоторой температуре равна 40. Определите равновесные концентрации реагирующих веществ, если исходные концентрации этих веществ составляют (в моль/л): [I₂] = 0,01; [H₂] = 0,03.

Решение: Пусть уменьшение концентрации водорода и иода к моменту равновесия будет x. Тогда равновесные концентрации составят(в моль/л): [I₂] =(0,01 - x); [H₂] = (0,03 – x); [HI] = 2x.

Решение этого уравнения даёт два корня:x₁= 0,0349 моль/л и x₂= 0,0096моль/л

Так как исходная концентрация иода равна 0,01 моль/л, уменьшение концентрации не может превышать эту величину и, следовательно, решением задачи будет x₂= 0,0096моль/л.Тогда равновесные концентрации реагирующих веществ будут равны(в моль/л):

[[H₂]р = 0,01 – 0,0096 = 0,0004; [I₂]р = 0,03 – 0,0096 = 0,0204; [HI]р = 2 0,0096 = 0,0192.

Пример 6. Химическое равновесие реакции СО₂(г) + Н₂(г) = СО(г)+Н₂О(г)

Установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ(моль/л):

[CO₂] = 7,0; [H₂] = 5,0; [CO] = 10; [H₂O] = 14. Равновесие системы было нарушено вследствие уменьшения концентрации Н₂О до 11 моль/л Рассчитайте равновесные концентрации реагирующих веществ после сдвига равновесия.

Решение. Уменьшение концентрации Н₂О показывает, что равновесие сместилось в сторону прямой реакции. Таким образом, концентрация СО₂ и Н₂ уменьшилась, а концентрация СО и Н₂О увеличилась. Пусть изменение концентрации реагирующих веществ будет х моль/л.Тогда новые равновесные концентрации после смещения равновесия будут равны (в моль/л):