Методы расчета константы равновесия

Расчётные методы определения константы равновесия реакции обычно сводятся к вычислению тем или иным способом стандартного изменения энергии Гиббса в ходе реакции (ΔG⁰), а затем использованию формулы:

,

где — универсальная газовая постоянная.

При этом следует помнить, что энергия Гиббса — это функция состояния системы, то есть она не зависит от пути процесса, от механизма реакции, а определяется лишь начальным и конечным состояниями системы. Следовательно, если непосредственное определение или расчёт ΔG⁰ для некоторой реакции по каким-либо причинам затруднены, можно подобрать такие промежуточные реакции, для которых ΔG⁰ известно или может быть легко определено, и суммирование которых даст рассматриваемую реакцию. В частности, в качестве таких промежуточных реакций часто используют реакции образования соединений из элементов.

 

 

 

 

Расчетное задание

Химическая Реакция:2H₂О=2H₂+О₂

Исходное вещество: 2H₂О ;продукты реакции: 2H₂ и О₂.

Справочные данные:

Вещество	Фазовое состояние	а			Дж/моль	Дж/(моль*К)
H2O	Газ	30,00	10,71	0,33	-241840	188,74
H2	Газ	27,28	3,26	0,502		130,6
О2	Газ	31,46	3,39	-3,77		205,03

 

Расчет ,

ΔH°₂₉₈ = ΔH°₂₉₈ (2H₂) + ΔH°₂₉₈ (O₂) – ΔH°₂₉₈ (2H₂O) = 2*0+2*0-2*(-241840)= 483680Дж/моль

ΔS°₂₉₈ = ΔS°₂₉₈ (2H₂) + ΔS°₂₉₈ (О₂) – ΔS°₂₉₈ (2H₂O)= 2*130,6+205,03-2*188,74= 88,75Дж/моль*К

ΔG°₂₉₈=ΔH°₂₉₈ - TΔS°₂₉₈ = 483680 – 298 · 88,75 = 457233Дж/моль

Расчет :

Δa= 31,46+2*27,28-2*30,00= 26,02;

Δb = (3,39+2*3,26-2*10,71)*10^-3 = -11,51*10^-3;

Δc = (-3,77+2*0,502-2*0,33)*10⁵ = -3,426*10⁵;

 

Δ ° = ΣCp_прод – ΣCp_исх= Δa + ΔbT + ΔcT^-2 =26,02 – 11,51*10^-3 *298-3,426*10⁵/298²=18,732 Дж/моль*К

Расчет :

РасчетΔ ;

;

;
.

Результаты расчета

Термодинамические параметры	Размерность	Т, К
298
ΔHT	Дж/моль
ΔST	Дж/моль*К	88,75	94,37	98,66	102,03	104,76	107,02	108,85	110,42
ΔCP	Дж/моль*К	18,732	19,275	18,895	18,162	17,264	16,277	15,238	14,167
ΔGT	Дж/моль*К
ln KP	-	-184,638	-134,738	-105,463	-85,876	-71,832	-61,257	-53,012	-46,385
KP	-	6,50*10-81	3,05*10-59	1,58*10-46	5,06*10-38	6,36*10-32	2,49*10-27	9,49*10-24	7,17*10-21

 

Графики зависимостей

ΔH(Т)

ΔS(Т)

C_P(Т)

ΔG(Т)

K_P (Т)

Расчет параметра β:

1. Найти степень превращения реакции при стандартном давлении, при заданном давлении, а также вычислить при каком давлении степень превращения вещества станет равной заданному значению. Температура процесса равна 800 К.

2H₂ + O₂ = 2H₂O

Расчет состава равновесной смеси при Р = 1 атм и Т = 800 К.

Расчет состава равновесной смеси при Р = 5атм и Т = 800 К.

Расчет состава равновесной смеси при = 0,1 и Т = 800 К.

 

Список литературы

1. Михайлова М. С., Малкова А. С. Физическая химия: Методические указания по выполнению семестровых заданий и курсовых работ. В 2-х частях. Часть 1. – М.: МИЭТ, 2009.

2. Глазов В.М. Основы физической химии М.: Высшая школа, 1981

3. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. - М.: Химия, 1978

4. Герасимов Я. И. Курс физической химии. – М.: издательство «Химия», 1970.