Как вычислить константу равновесия реакции

Задача 366. 
В каком направлении сместится равновесие реакции  А2(г) + В2(г) ⇔ 2АВ(г), если давление увеличить в 2 раза и одновременно повысить температуру на 10 градусов? Температурные коэффициенты скорости прямой и обратной реакций равны соответствен-но 2 и 3. Каков знак энтальпия  этой реакции? 
Решение:
Поскольку реакция  А2(г) + В2(г) ⇔ 2АВ(г) является простой гомогенной, то для неё можно записать выражение Закона Действия Масс (ЗДМ) прямой и обратной реакций:

константа равновесия

После увеличения давления в системе в 2 раза, соответственно, в 2 раза увеличится концентрация всех реагентов системы, имеем:

константа равновесия

Таким образом, при увеличении давления в системе vпр = vобр, значит, равновесие не сместится.

Подставив данные задачи в выражение правила Вант-Гоффа, получим:

константа равновесия

Таким образом,  vпр < vобр, значит, равновесие системы сместится влево, в сторону реакции с меньшей скоростью.

Повышение температуры в системе, согласно правилу Ле Шателье, приводит к смещению равновесия системы в направлении реакции, сопровождающейся поглощением теплоты, т.е. влево, значит прямая реакция экзотермическая,  энтальпия < 0.

Ответ: влево,  энтальпия < 0.


Задача 367.
Пользуясь табличными данными, вычислить константы равновесия следующих реакций при 298 и при 1000 К:
константа равновесия
Изменениями энтальпия  и энтропия  с температурой пренебречь.
Решение:
По табличным данным стандартные значения энергия гиббса  веществ, участвующих в реакции равны:    

константа равновесия

Стандартные значения энтальпия  простых веществ равны нулю.

а) Находим стандартное значение энтальпия  и энтропия  реакции  Н2О(г) + СО(г)  СО2(г) + Н2(г):

константа равновесия

Находим значение энергии Гиббса реакции из уравнения энергия гиббса = энтальпия - Tэнтропия, получим:

константа равновесия

Рассчитаем константу равновесия реакции при температуре 298 K, используя формулу:

константа равновесия

Тогда

константа равновесия

Константу равновесия реакции при температуре 1000 К, рассчитаем по формуле:

константа равновесия

Тогда

константа равновесия

б) Находим стандартное значение энтальпия  и энтропия  реакции  C(графит) + СО2(г)  2СО(г):

константа равновесия

Находим значение энергии Гиббса реакции при температурах 298 К и 1000 К из уравнения  энергия гиббса = энтальпия - Tэнтропия , получим: 

константа равновесия

Рассчитаем константу равновесия реакции при температуре 298 К, используя формулу:

константа равновесия

Тогда

константа равновесия

Константу равновесия реакции при температуре 1000 К, рассчитаем по формуле:

константа равновесия

Тогда

константа равновесия

в) Находим стандартное значение энтальпия  и энтропия  реакции  N2(г) + 3H2(г)  2NH3(г):

константа равновесия

Находим значение энергии Гиббса реакции при температурах 298 К и 1000 К из уравнения  энергия гиббса = энтальпия - Tэнтропия , получим: 

константа равновесия

Рассчитаем константу равновесия реакции при температуре 298 К, используя формулу:

константа равновесия

Тогда 

константа равновесия

Константу равновесия реакции при температуре 1000 К, рассчитаем по формуле:

константа равновесия

Тогда

константа равновесия

Ответ: а) 1,1 . 105, 0,92; б) 7,5 . 10-22, 1,5; в) 2,7 . 105, 1,1 . 10-6.


Задача 368.
Вычислить температуру, при которой константа равновесия реакции 2NO2(г)  N2O4(г)  равна единице. Изменениями энтальпия  и энтропия с температурой пренебречь. В каком направлении сместится равновесие при температуре более низкой, чем найденная?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:  2NO2(г)  N2O4(г).
Из уравнения константа равновесия  следует, что при KT = - 1 стандартная энергия Гиббса химической реакции равна нулю. Тогда из соотношения константа равновесия  вытекает, что при энергия гиббса  = 0, получим: 0 = 'энтальпия - Tэнтропия  или  'энтальпия = Tэнтропия, откуда 

константа равновесия

Согласно условию задачи можно пренебречь зависимостью энтальпия  и энтропия  от температуры и для расчётов использовать стандартные значения энтальпии и энтропии. Стандартные значения энтальпия  и энтропия298  реагирующих веществ равны: 

константа равновесия

Находим энтальпия  реакции, используя следствие из закона Гесса: 

константа равновесия

Тогда

константа равновесия

Теперь рассчитаем энтропия  реакции:

константа равновесия

Отсюда

константа равновесия

Ответ: 325 К.