Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчет равновесного состава термодинамических систем. Смещение равновесия. ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Равновесный состав системы, если известен начальный состав, можно рассчитать, применяя закон действующих масс и составляя уравнения материального баланса. Например, для гетерогенной реакции a A(г)+ b B(г)+ d D(к)= e E(г) (1.24) алгоритм расчета может быть следующий. 1. Расчет Кр или Кс реакции для заданной температуры по уравнениям (1.21) и (1.20) или(1.21а). 2. Составление уравнений материального баланса с учетом стехиометрии реакции и условий задачи. В соответствии с уравнением реакции (1.24) для получения e молей вещества Е(г) расходуется a молей вещества А(г) и b молей вещества В(г). Соответственно для получения x молей Е требуется xa/e молей вещества А и xb/e молей вещества В. Количества молей исходных веществ при равновесии равны количеству молей в начале реакции за вычетом количества прореагировавших молей до установления равновесия. Количества молей продуктов по достижению равновесия равны количеству молей продуктов в начале реакции (часто оно равно нулю) плюс количество молей образовавшихся в результате реакции к моменту достижения равновесия. Выше изложенное удобно представить в виде таблицы
3. Подстановка полученных выражений для n равн в (1.19а). Имеем Кр = (n 0E + x)e/[(n 0A - xa/e)a(n 0B - xb/e)b](P0 /Σ niравн)∆ν (1.25), где Σ ni =(n 0A- xa/e)+(n 0B - xb/e) + (n 0E + x) 4. Решение данного уравнения относительно х и нахождение равновесного состава. Если по условию заданы начальные концентрации или начальные парциальные давления компонентов и реакция идет при сохранении постоянного объема реакционной смеси, то в соответствующие строки таблицы записывают молярные концентрации или парциальные давления компонентов.
После подстановки полученных выражений для равновесных концентраций и давлений в (1.18) и (1.19) имеем
Кр = (р 0E + x)e/[(р 0A - xa/e)a(р 0B - xb/e)b] (1.26) Кс = (с 0E + x)e/[(с 0A - xa/e)a(с 0B - xb/e)b] (1.27) Уравнения решают относительно х и рассчитывают либо равновесные концентрации, либо равновесные давления. В последнем случае сумма равновесных парциальных давлений равна общему давлению в системе по достижению равновесия Р кон, а сумма начальных парциальных давлений равна общему давлению в начале реакции Р нач. Сравнив одно и другое, можно узнать, как изменилось давление в системе в результате реакции. Пример 11. Реакцию С(к) + СО2(г) = 2СО(г) проводят при 1000 К при постоянном давлении 2атм. Определить равновесный состав системы, если в начале реакции система состояла из 5 молей СО2 и 1 кг углерода, а продукт отсутствовал. Какая масса углерода вступила в реакцию? Решение. Используем значение К р 1000 = 1,039 из Примера 8. Примем, что в результате протекания реакции до установления равновесия прореагировало х молей СО2, следовательно, осталось (5 – х) молей СО2, при этом в соответствии с уравнением реакции в реакцию также вступило х молей углерода и образовалось 2 х молей СО. Подставляем эти выражения для равновесных молей СО2 и СО в уравнение (1.25), учитывая, что вещества в твердом состоянии не входят в выражение для константы равновесия: Кр = [(2 х)2/(5- х)].[2/(5- x +2 x)]1 = 1,039. Решая относительно х, получаем удовлетворяющее условию значение х = 1,7 моль. Таким образом, при равновесии число молей СО2 равно 5-1,7=3,3, а равновесное число молей СО равно 3,4. В реакцию также вступило 1,7 моля углерода, то есть 12.1,7=20,4 грамма. Пример 12. Определите равновесные концентрации СО2 и СО, если реакция С(к) + СО2(г) = 2СО(г) протекает при 1000 К в закрытом сосуде объемом 2 л, продукты в начальный момент отсутствуют, а исходная масса газообразного СО2 равна 44г,твердого углерода - избыток. Оцените, как изменится давление в системе при равновесии по сравнению с исходным. Решение. Рассчитаемначальную молярную концентрацию СО2: 44/(44.2)=0,5моль/л.Используем значение К с1000=0,013, полученное в Примере 8. Примем, что в результате протекания реакции до установления равновесия прореагировало х моль/л СО2 и образовалось в соответствии со стехиометрией реакции 2 х моль/л СО. Тогда равновесная концентрация СО2 составит (0,5- х) моль/л.
Таблица материального баланса будет иметь очень простой вид:
После подстановки полученных выражений для равновесных концентраций в уравнение (1.27), имеем Кс = (2 х)2/(0,5- х)=0,013. (Очередной раз отметим, что вещества в твердом состоянии не входят в константу равновесия). Решая уравнение относительно х, находим х = 0,0387моль/л. Таким образом, равновесная концентрация СО равна 2. 0,0387= 0,0774моль/л, а с равнСО2 = 0,5-0,0387=0,4613 моль/л. Найдем исходное давление в системе: Р 0 = сRT =0,5.0,082.1000= 41атм. При равновесии Р =(2 х +0,5- х) RT =44,173 атм, то есть давление увеличилось на 3,173атм, поскольку в результате реакции увеличивается число молей газообразных веществ.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 744; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.116.239.195 (0.006 с.) |