les10 (1154132)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 10ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕПлан лекции1.Химическое равновесие.2.Закон действующих масс.3.Температурная зависимость константы равновесия. Уравнение изобарыВант-Гоффа.4.Смещение равновесия. Принцип Ле Шателье.5. Примеры решения задач.ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ- Состояние системы, при котором энтальпийный иэнтропийный факторы уравновешиваются, т.е.

∆rGТ = 0То есть: ∆rGТ = ∆rHТ - T∆rSТ = 0 и ∆rHТ = T∆rSТЭто значит, что возможности протекания прямой и обратной реакцииравновероятны.При этом: парциальные давления и концентрации всех компонентов реакциипостоянны во времени и во всех точках системы - равновесные давления иконцентрации.При равновесии химической реакции aA(г)+bB(г)+ dD(к)  eE(г)+ fF(г):ΔrGТ = ∆rG0Т + RTlnpEepAapFfpBb= 0  ∆rG0Т = - RTlnpEepFfpAapBb.Если реакция aA(р)+bB(р)+dD(к)=eE(р)+fF(р) протекает в идеальном растворе:0∆rGТC e E   C f F = - RTln a.C A   C b B Закон действующих масс:C e E   C f F Кс =C a A   C b B Кс и Кр - константы равновесияКр =P e E   P f F P a A   P b B ● ∆rG0Т = - RTlnКр - для реакций в газовых системах● ∆rG0Т = - RTlnКс - для реакций в конденсированных системах.Связь между Кр и Кс для газофазной реакции:pV =  RT/ V = c  p = cRTКр =PPeE aA PfPbF B C e E   RT  C f F   RT ab= aC A   RT  C b B   RT eC e E   C f F   RT a b , откуда=C a A   C b B   RT fe fКр = Кс(RT)∆ν.Здесь ∆ν =( e+f) – (a+b) – изменение числа молей газов в результате реакции,! Размерность R = 0,082 атм.л.моль-1.К-1 .Если процесс идет при постоянном общем давлении P0 , то связь Кр и P0 можновывести через равновесные количества молей газообразных компонентов ni(равн):парциальное давление pi пропорционально молярной доле газообразногокомпонентаpi =Кр=niР0 nip е E равн p f F равнp а A равнp b B равнn Epaв  n Fpaв  Р0 abn Apaв  n Bpaв   ni e=fΣni = nE равн + nF равн + nA равн + nB равнКр и Кс - характеризуют выход продуктов реакции:чем больше К, тем больше продуктов в равновесной смеси .Кр и Кс не зависят от:● парциальных давлений концентраций компонентов общего давления в системе Кр и Кс зависят от Т.,Зависимость константы равновесия от температуры:изобара Вант-Гоффа:∆rG0Т = - RTlnКр = ∆rH0 - T∆rS0 r H 0 T r S 0r H 0 r S 0lnKp = =RTRTRTRС учетом ∆rH0 и ∆rS0  f(T) ) имеем уравнение изобары Вант-Гоффа:d ln K pdTr H 0RT 2Вывод: если ∆rH0  0  dlnKp/dT  0, т.е.

с повышением температуры Круменьшается  равновесие смещается влево, в сторону исходныхвеществ; если ∆rH0  0  dlnKp/dT  0, т.е. с повышением температуры Крувеличивается  равновесие смещается вправо, в сторону продуктовреакции.Смещение химического равновесияПринцип Ле Шателье:если на систему, находящуюся в истинном равновесии, воздействовать извне,изменяя какое-либо из условий, определяющих состояние равновесия, торавновесие смещается в сторону уменьшения эффекта внешнего воздействия.Равновесие смещается: при увеличении Т - в сторону эндотермической реакции; при увеличении Робщ - в сторону образования меньшего числа молейгазообразных реагентов; при увеличении Рисх веществ - в сторону продуктов реакции; при уменьшении Сисх веществ или при увеличенииСпродуктов реакции - всторону исходных реагентов.▼ Задача. Рассчитать Кр и Кс реакцииС(к) + СО2(г) = 2СО(г)при 298 К и 1000 К.

Сделайте выводо выходе продукта реакцииопределите знак энтальпии реакции.иРешение.Кр =P 2 COC 2 CO; Кс =CCO 2 PCO 2 ∆rG0Т = - RTlnКр  Kp = exp(-∆G0Т /RT)∆rG0298 = 120,15 кДж; ∆rG01000 = -3,16 кДжКр298= exp(-120.103/8,31.298)= ехр(-48,5) =810-22;Kp1000 =exp(+3160/8,31.1000)= ехр(0,38) = 1, 46.(обратите внимание на размерность!)Кс =KpRT 1,46== 0,0180,082  1000∆ν = 2-1=1 (изменение числа молей газообр.веществ!)Вывод:При 298 ККр  0  в равновесной смеси практически отсутствуютпродукты;смещение равновесия относительно стандартного состояния  в сторонуисходных веществ.При 1000 К - Кр  1  в равновесной смеси начинают преобладать продукты,их выход растет с увеличением Т.Так как с увеличением температуры Кр увеличивается  ∆rH0  0 (см.

расчетвыше)▼ Задача. Для реакции: А(г) = 2В(г) (Р,Т – const)Кр = 0,02 при 400 К и Кр = 4,00 при 600 К.Определить ∆rH0298, ∆rS0298 и Кр при 800 К.Решение. Пренебрегаем зависимостью ∆rH0 и ∆rS0 от температурыСоставим систему из двух уравнений с двумя неизвестными (T1=400 K, T2=600K):∆rG0Т1 = ∆rH0298 –T1∆rS0298 = -RT1lnКр1∆rG0Т2 = ∆rH0298 –T2∆rS0298 = -RT2lnКр2x – 400y = -8,31.400 ln2.10-2x – 600y = -8,31.600 ln4х = ∆rH0298 = 52833(Дж) = 52,833 кДж;y = ∆rS0298 = 99,575 Дж/К.K 800K 800 52833 11lnK 400 = ln 0,02 = 8,31 ( 400 800 )= 7,95; К800 = 56,55▼ Задача.

Определить равновесный состав системы С(к) + СО2(г) = 2СО(г),если Т= 1000 К Робщ = 2атм n исхCO2 = 5 моль.Решение. Реакция идет при постоянном давлении!Kp =exp(-∆G0Т /RT) (см. выше)Kp1000 = exp(+3160/8,31.1000)= ехр(0,38) = 1, 46КомпонентНач.состав, мольИзменение, мольРавновесный, мольКр ==n e Eррав  n f Fррав  po abn Aррав  n Bррав   ni С-СО25х5–x2СО02x2xn 2 cop=nco2 nco  nco2 =2 x 2 2=1,46. Откуда х = 1,7 моль.5  x 5  x  2xРавновесный: n(СО2) = 5-1,7=3,3 молясостав:n(СО) = 21,7 = 3,4 моля.▼ Задача. Определить сравн СО2 и СО для реакцииС(к) + СО2(г) = 2СО(г)Т= 1000 К , Vсосудa = 2л,mисх (СО2) = 44г,Обратите внимание: реакция идет при V=const!Определить, на сколько изменится давление в системе при равновесии посравнению с исходным.Решение.44mсСО2 === 0,5моль/л; Кс1000 = 0,01844  2M VТаблица материального баланса:КомпонентНач.концентрации,моль/л сисхИзменение конц.,моль/л,ΔсРавновесн.

конц.,моль/л,сравнС-СО20,5х0,5 – x2СО02x2xКс =2 x 20,5  x= 0,018  х = 0,0387моль/л;сСО равн = 2. 0,0387 = 0,0774моль/л;сСО2равн = 0,5 - 0,0387 = 0,4613 моль/л.Р0 = сRT = 0,5.0,082•1000 = 41атм;Рравн = ( 0,5-х+2х)RT = 44,173 атм  Р = 3,173атм.▼ Задача. Как увеличить выход продуктов реакции С(к) + СО2(г) = 2СО(г)?Решение.

Повысить выход продукта СО  равновесие сместить вправо (всторону прямой реакции):Для смещения равновесия вправо надо:а) повысить Т системы, т.к. ∆rH0298  0;б) уменьшить Робщеесистемы, т.к. прямая реакция идет с увеличением числамолей газообразных веществ;в) увеличитьРСО2, то есть добавлять в реактор исходное вещество ивыводить продукт из сферы реакции, то есть снижать РСО..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций