Глава 8 ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
По теме «Химическое равновесие» необходимо знать и уметь следующее.
1. Приводить примеры обратимых реакций, знать термодинамические признаки химического равновесия, записывать выражение закона действующих масс для равновесия обратимых реакций.
2. Объяснять состояние химического равновесия с позиций химической кинетики.
3. Вычислять исходную концентрацию реагентов при известных равновесных концентрациях реагентов и продуктов; вычислять равновесную концентрацию всех веществ при известной исходной концентрации реагентов и степени их превращения в продукты.
4. Вычислять константу равновесия при известных равновесных концентрациях реагентов и продуктов или вычисленных по п. 2.
5. Вычислять константу равновесия по энергии Гиббса реакции.
6. Вычислять температуру, при которой константа равновесия равна единице.
7. Устанавливать по принципу Ле Шателье направление смещения химического равновесия при изменении условий проведения реакции.
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ
Пример 1. При синтезе аммиака N 2 +3Н 2 ‘ 2NН 3 равновесие установилось при следующих концентрациях взаимодействующих веществ
(моль/л): [N 2 ] = 2,5; [H 2 ] = 1,8; [NH 3 ] = 3,6. Вычислите константу равно-
весия этой реакции и исходные концентрации азота и водорода. Решение . Вычисляем константу равновесия реакции (поскольку
Как вычислить исходные концентрации
В ходе протекания реакций одни вещества превращаются в другие, меняя при этом свой состав. Таким образом, «исходные концентрации» — это концентрации веществ до начала протекания химической реакции, то есть превращения их в другие вещества. Разумеется, такое преобразование сопровождается уменьшением их количества. Соответственно, снижаются и концентрации исходных веществ, вплоть до нулевых значений – если реакция протекла до конца, необратимо, а компоненты были взяты в эквивалентных количествах.
Предположим, перед вами поставлена следующая задача. Протекала некая химическая реакция, в ходе которой исходные вещества, принятые как А и Б, превращались в продукты, например, условно В и Г. То есть реакция проходила по следующей схеме: А + Б = В + Г.При концентрациях вещества Б равным 0,05 моль/л, а вещества Г — 0,02 моль/л, установилось некое химическое равновесие. Необходимо определить, какова начальная концентрация веществ А0 и Б0, если константа равновесия Кр равна показателю 0,04?
Для решения поставленной задачи примите равновесную концентрацию вещества А за величину «x», а концентрацию вещества В за «y». А также вспомните, что константа равновесия Кр исчисляется по следующей формуле: [В][Г]/[А][Б].
В ходе решения получите следующие вычисления: 0,04 = 0,02y /0,05x. То есть путем простейших вычислений вы получите, что y = 0,1x.
Теперь еще раз внимательно посмотрите на вышеуказанное уравнение химической реакции. Из него следует, что из одного моля веществ А и Б образовывалось по одному молю веществ В и Г. Исходя их этого, начальную молярную концентрацию вещества А можно представить следующим образом:А0 = x + 0,02А0 = x + y
Вспомните, что величина «y», как вы только что определили, равна некому показателю 0,1x. Преобразуя эти уравнения в дальнейшем, вы получите: x + 0,02 = 1,1 x. Из этого следует, что x = 0,2 моль/л, и тогда начальная концентрация [A0] равна 0,2 + 0,02 = 0,22 моль/л.
А как быть с веществом Б? Его начальная концентрация Б0 находится гораздо проще. Для определения к равновесной концентрации этого вещества надо прибавить равновесную концентрацию продукта-вещества Г. То есть [Б0] = 0,05 + 0,02 = 0,07 моль/л.Ответ будет таковым: [A0] = 0,22 моль/л., [Б0] = 0,07 моль/л. Поставленная задача решена.
Вычисление концентрации веществ, участвующих в реакции
Задача 18.
Реакция идет по уравнению: 4НСl + О2 = 2Н2О + 2Сl2. Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ стали (моль/л) НСl = 0,85; О2 = 0,44; Сl2 = 0,30. Какими были концентрации НСl и О2 в начале реакции?
Решение:
Для нахождения исходных концентраций НСl и О2 учтем, что, согласно уравнению реакции, из 4 молей НСl и 1 моля О2 образуется по 2 моля Н2О и Сl2. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось по 0,3 моля, Н2О и Сl2,то при этом было израсходовано 0,6 молей НСl и 0,15 молей О2. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:
[НСl]исх = 0,6 + 0,85 = 1,45 моль/л;
[О2]исх = 0,15 + 0,44 = 0,59 моль/л.
Задача 19.
Реакция идет по уравнению N2 + O2 = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были [N2]исх = 0,049 моль/л, [O2] = 0,01моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент когда [NO] = 0,005 моль/л.
Решение:
[N2]исх = 0,049 моль/л
[O2]исх =0,01моль/л
[NO] = 0,005 моль/л
Уравнение реакции имеет вид:
N2 + O2 = 2NO
1моль 1моль 2моль
Из уравнения реакции вытекает, что количество продукта реакции NO превышает в 2 раза количество исходных веществ N2 и O2. Отсюда
c(N2) = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 моль/л;
c(O2) = 0,01 – 0,0025 = 0,0075 моль/л.
- Назад
- Вперёд
- Вы здесь:
- Главная
- Задачи
- Химия-Глинка
- Эквивалент. Эквивалентная масса | Задачи 11 — 18
Примеры решения задач. Пример 1: Вычисление константы равновесия реакции по равновесным концентрациям реагирующих веществ и определение их исходных концентраций
Пример 1: Вычисление константы равновесия реакции по равновесным концентрациям реагирующих веществ и определение их исходных концентраций.
При синтезе аммиака N2 +3H2 = 2NH3 равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): . Рассчитайте константу равновесии этой реакции и исходные концентрации азота н водорода.
Определяем константу равновесия Кс этой реакции:
Исходные концентрации азота и водорода находим на основе уравнения реакции. На образование 2 моль NH3, расходуется 1 моль азота, а на образование 3,6 моль аммиака потребовалось 3,6/2 = 1,8 моль азота. Учитывая равновесную концентрацию азота, находим его первоначальную концентрацию:
На образование 2 моль NH3 необходимо израсходовать 3 моль водорода, а для получения 3,6 моль аммиака требуется 3?3,6/2 = 5,4 моль; учитывая равновесную концентрацию водорода, находим его исходную концентрацию:
Таким образом, реакция начиналась при концентрациях (моль/л): С(N2) = 4,3; С(H2) = 7,2.
Пример 2: Вычисление равновесных концентраций реагирующих веществ.
Реакция протекает по уравнению А+В = 2C. Определите равновесные концентрации реагирующих веществ, если исходные концентрации веществ А и В соответственно равны 0,5 и 0,7 моль/л, а константа равновесия реакции Кс =50.
К моменту равновесия концентрации веществ А и В понизятся, а концентрация вещества С увеличится. На каждый моль веществ А и В образуется 2 моль вещества С; поэтому, если понижение концентрации веществ А и В обозначить через x моль, то увеличение концентрации вещества С будет равно 2x моль.
Равновесные концентрации реагирующих веществ будут: [ A ] = (0,5-х) моль/л; [ B ] = (0,7-х) моль/л; [ С ] = 2х моль/л.
Решая это уравнение, получаем: x1 = 0,86; x2 = 0,44. По условию задачи справедливо значение х2. Отсюда равновесные концентрации реагирующих веществ равны: [ A ] = (0,5-0,44) = 0,06 моль/л; [ B ] = (0,7-0,44) = 0,26 моль/л; [ С ] = 0,44?2 = 0,88 моль/л.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: