Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Константа равновесия




Обратимые и необратимые реакции.

Все реакции можно разделить на обратимые и необ­ратимые.

Реакции, которые протекают практически до конца, называются необратимыми. Конец реакции наступает тогда, когда одно из реагирую­щих веществ будет полностью израсходовано. При необ­ратимых реакциях одно из образующихся веществ уда­ляется из сферы химического взаимодействия в виде га­за, трудно растворимого или малодиссоциирующего вещества. Необратимыми являются реакции, сопровождающиеся выделением большого количества энергии, а также многие реакции комплексообразования и окислительно-восстановительные реакции.Рассмотрим примеры необратимых реакций:

а) один из продуктов реакции удаляется из раствора в виде газа:

Nа2СО3 + 2НСl = 2NаС1 + СО2↑ + Н2О;

б) один из продуктов реакции выпадает в осадок:

АgNО3 + NаВг = АgВг↓ + NаNО3;

в) образуется малодиссоциирующее вещество (здесь вода):

KOH + HCl = KCl + H2O;

г) образуется комплексная соль:

СuSO4 + 4NНз = [Сu(NНз)4]SO4;

 

д) выделяется большое количество теплоты:

2Mg + O2 = 2MgO - ∆H;

 

е) окислительно-восстановительные реакции:

2CrCl3 + 10KOH + 3H2O2 = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O.

 

Если смешать пары иода с водородом при температу­ре 300°С, то произойдет реакция:

Н2 + I2 = 2НI

 

Но иодоводород. нагретый до 300 ° С, разлагается на иод и водород:

2НI → Н2 + I2

Эта реакция не идет до конца, так как продукты разложения будут вновь взаимодействовать между собой с образованием иодоводорода.

Таким образом, реакция протекает одновременно в двух противоположных направлениях. Подобныереакции называются - обратимыми.

Н2 + I2 ↔ 2НI

Обратимые реакции, как правило, никогда не протекают до конца и ни одно из реагирующих веществ не расхо­дуется полностью.

 

 

Очень многие химические реакции обратимы. Основ­ным параметром, характеризующим любуюобратимую реакцию, является константа равновесия.Вкачествепримера рассмотрим реакцию:

t1200°C

СО2 + Н2 ↔ СО + Н2О.

Согласно закону действия масс, скорость прямой ре­акции, т. е. реакции между оксидом углерода (IV) и во­дородом, будет равна:

υ1 = k1 [СО2] * [Н2]

 

Подобным образом для скорости обратной реакции мы можем написать:

—"'.

υ2 = k2 [СО] * [Н2О]

В начальный момент в реакционной смеси имеются только исходные реагенты: оксид углерода(IV) и водо­род. Молекул оксида углерода(II) и водяного пара еще нет, следовательно, [СО] = 0 и[Н2О] = 0. Поэтому скорость обратного процесса υ2 = 0.По мере течения реакции концентрацияСО2 иН2 будет уменьшаться, а концентрацияСО и Н2О возрастать. Следовательно, скорость прямой реакции υ1 будет с течением времени убывать, а скорость обратной реакции υ2 возрастать. Наконец, наступит момент, когда обе скорости станут равными.Это будет означать, что в каждую еди­ницу времени будет расходоваться столько же моле­кул СО2 и Н2 сколько их будет появляться вследствие обратной реакции. Поэтому, хотя оксид углерода (IV) и водород целиком не прореагировали, концентрации че­тырех веществ (СО2, Н2, СО и Н2О) не будут изменяться.

Состояние системы реагирующих веществ, при котором скорости прямой и обратной реакции равны между собой, называется состоянием химического равновесия.

Нам кажется, что реакция остановилась. На самом деле обе реакции продолжают все время идти, но с оди­наковой скоростью. Поэтому химическое равновесие называется динамическим равновесием. Как было сказано выше:

υ1 = k1 [СО2] * [Н2]

υ2 = k2 [СО] * [Н2О]

В состоянии химического равновесия υ1 = υ2, т.е.:

k1 [СО2] * [Н2] = k2 [СО] * [Н2О].

После преобразования получим:

k1 / к = ([СО] * [Н2О]) / ([СО2] * [Н2])

.. ^, _- [СО]'[На01 ^ ~ [

 
!^^^:-

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций тоже будет постоянной величиной (К).

([СО] * [Н2О]) / ([СО2] * [Н2]) = К

При химическом равновесии для данной обратимой реакции отношение произведений концентраций образующихся веществ и веществ, вступающих в реакцию, есть величина постоянная и называется константой химиче­ского равновесия.

В левой части уравнения — равновесные концен­трации веществ, т. е. концентрации, которые устанавлива­ются в состояний равновесия. Так как К = k1 / k2, то величина К показывает, во сколько раз при данной темпе­ратуре скорость прямой реакции больше или меньше скорости обратной реакции.

Ясно, что если скорость прямой реакции больше, то К >1. Значение константы равновесия не зависит от исходных, концентраций, реагирующих веществ и от присутствия катализаторов.Дляданной реакции К зависит только от температуры.

Если мы напишем обратимую реакцию в общем виде:

mA + nB ↔ pC + qD,

то в соответствии с уравнением получим:

К = ([С] p * [D] q) / ([A] m * [В] n)

Например, для реакции:

Н2 + I2 ↔ 2НI

К = ([НI] 2) / ([Н2] * [I2])/

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 758; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.015 сек.