Приклади розв’язання типових задач. Приклад 39. Знайдіть константу рівноваги реакції 2А + В ⇄ 2D, яка знаходиться у газовій фазі в закритій посудині

Приклад 39. Знайдіть константу рівноваги реакції 2А + В ⇄ 2D, яка знаходиться у газовій фазі в закритій посудині, якщо вихідні концентрації А и В рівні відповідно 0,6 моль/л і 0,4 моль/л, а до моменту настання рівноваги прореагувало 25 % речовини В. Розрахуйте зміну

тиску в системі в порівнянні з первісним.

Рішення:

Запишемо вираження константи рівноваги для цієї реакції:

Визначимо рівноважні концентрації речовин.

До моменту настання рівноваги прореагувало 25 % речовини В, отже,

Δ с(В) = 0,25 · с₀(В) = 0,25 · 0,4 = 0,1 моль/л.

Рівноважна концентрація речовини В дорівнює:

с(В) = с₀(В) –Δ с(В) = 0,4 – 0,1 = 0,3 моль/л.

Відповідно до рівняння реакції,

Δ с (А) = 2 Δ с (В) = 2 · 0,1 = 0,2 моль/л.

Отже, рівноважна концентрація речовини А дорівнює:

с(А) = с₀(А) – Δс(А) = 0,6 – 0,2 = 0,4 моль/л.

Відповідно до рівняння реакції, кількість речовини D, що утворилася, чисельно дорівнює кількості речовини А, що прореагувала, тому Δс(D) = 0,2 моль/л. Оскільки в первісний момент речовина D була відсутня, то рівноважна концентрація D дорівнює

с(D) = 0 + Δс(D) = 0 + 0,2 = 0,2 (моль/л).

Підставивши знайдені рівноважні концентрації речовин А, В та D у вираження для константи рівноваги, одержимо

Зміна тиску в системі пропорційно зміні сумарної концентрації газоподібних речовин. Таким чином,

Тиск у системі в момент рівноваги буде становити 90 % від вихідного.

Приклад 40. У системі А_(г) + В_(г) ⇄ 2D_(г) рівноважні концентрації дорівнюють: с(А) = 0,4 моль/л; с(В) = 0,9 моль/л; с(D) = 0,6 моль/л. Знайдіть константу рівноваги реакції, вихідних концентрацій А і В (речовина D у вихідній суміші відсутня).

Рішення:

Константа рівноваги для даної реакції дорівнює:

Відповідно до рівняння реакції, на утворення 2 моль D необхідно по 1 моль речовин А и В. Таким чином у результаті реакції утворилося 0,6 моль/л речовини D, отже на його утворення витратилося по 0,3 моль/л речовини А і речовини В. У такий спосіб вихідна концентрація речовини А дорівнює: с_вих.(А) = 0,4 + 0,3 = 0,7 моль/л, а вихідна концентрація речовини В дорівнює: с_вих.(В) = 0,9 + 0,3 = 1,2 моль/л.

Приклад 41. Як зміниться хімічна рівновага в системі

СаСО_3(к) ⇄ СаО_(к) + СО_2(г); ΔН = 178,4 кДж/моль;

а) при введенні в систему вуглекислого газу; б) при введенні в систему кальцій оксиду; в) при збільшенні тиску; г) при збільшенні температури?

Рішення:

Відповідно до принципу Ле-Шателье, рівновага в системі зрушується таким чином, щоб зменшити зовнішній вплив.

а) Введення вуглекислого газу приводить до підвищення концентрації СО₂. Для ослаблення цього впливу рівновага в системі повинна зміститися ліворуч.

б) Введення твердого кальцій оксиду не змінює концентрацію СаО у фазі СаО_(к). Хімічна система знаходиться у рівновазі.

в) Збільшення тиску приводить до збільшення концентрації СО_2(г) і практично ніяк не впливає на концентрації твердих компонентів. Рівновага зміщується ліворуч.

г) Збільшення температури може бути компенсовано ендотермічним процесом. Оскільки саме пряма реакція перебігає з поглинанням тепла, рівновага в системі зміщається праворуч.

Приклад 42. У якому напрямку зміститься рівновага в системах:

а) CO_(г) + Cl_2(г) ⇄ СOCl_2(г); б) H_2(г) + I_2(г) ⇄ 2HI_(г),

якщо при незмінній температурі збільшити тиск шляхом зменшення об'єму газової суміші?

Рішення:

а) перебіг реакції в прямому напрямку приводить до зменшення загального числа молей газів, тобто до зменшення тиску в системі. Тому, відповідно до принципу Ле-Шателье, підвищення тиску викликає зсув рівноваги убік прямої реакції.

б) перебіг реакції не супроводжується зміною числа моль газів і не проводить, отже, до зміни тиску. У цьому випадку зміна тиску не викликає зсуву рівноваги.

Дата добавления: 2014-11-07