Константа равновесия реакции. Смещение равновесия реакции

 

 

Расчет константы равновесия реакции

 

 

Задача 6.
Чему равна константа равновесия реакции: Н₂ + I_{2 =} 2НI, если начальные концентрации С(Н₂) = С(I₂) = 0,08 моль/л, а равновесная концентрация [НI] = 0,04моль/л? 
Решение:
Н₂ + I₂ = 2НI
Исходя из уравнения реакции, на получение 2 молей НI расходуется по 1 молю Н₂  и  I₂. Следовательно, на получение 0,04 моля НI ушло по 0,02 моля Н₂ и I₂. Если начальные концентрации СН₂ = СI₂ = 0,08 моль/л, то  равновесные концентрации:
 

 (С(Н₂) = С(I₂) = (0,08 моль/л) - (0,02 моль/л) = 0,06 моль/л.

Константа равновесия данной реакции:

К = [НI]²/[Н₂] ^. [I₂];
К = (0,04)²/(0,06)₂ = 0,44
 
Ответ: Константа равновесия реакции равна 0,44.
 

---

Принцип Ле Шателье

Задача 7.
Почему при изменении давления смещается равновесие системы: N₂ + 3Н₂ = 2NН₃ и не смещается равновесие системы: N₂ + О₂ = 2NО? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражение констант равновесия каждой из систем.
Решение:
В соответствии с принципом Ле Шателье, если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрацию веществ), то равновесие сместится в сторону протекания той реакции, которая ослабляет это воздействие.
V_1прям. – скорость прямой реакции до увеличения давления
V_1обр. - скорость обратной реакции до увеличения давления.
1) N₂ + 3Н₂ = 2NН₃
V_1прям = k^.[N₂][Н₂]³, V_1обр = k^.[NН₃]². 
Для удобства обозначим:
[N₂] = а
[Н₂] = b
[NН₃] = с

Тогда 

V_1прям = k^.аb³;      
V_1обр = k^.с².

Допустим, увеличим давление в первой системе в два раза. Тогда

V_2прям = k^.2а(2b)³ = 16аb³.

Скорость прямой реакции увеличилась в 16 раз:

V_2прям/V_1прям = k^.16аb³/k^.аb³ = 16.

Изменение скорости обратной реакции:

V_1обр = k^.с² – скорость до увеличения давления
V_2обр = k^.(2с)² = k^.4с;
V_2обр/V_1обр =  k^.4с/k^.с² = 4.

Таким образом, скорость обратной реакции при увеличении давления в 2 раза возрастет в 4 раза. В соответствии с произведенными расчетами,  при увеличении давления скорость этой реакции сместится вправо, т.е. в сторону образования продуктов реакции.

Константа равновесия для данной реакции:

К = [NН₃]²/[N₂] ^. [ Н₂]³.

2) N₂ + О₂ = 2NО 
до увеличения давления: 

V_1прям = k^.аb;
V_1обр = k.с². 

после увеличения давления: 

V_2прям =k^.2а²b;
 V_2обр = k^.(2с)² = 4с².

Изменение скорости прямой реакции: 

V₂прям./ V1прям = 4аb/аb = 4. 

Изменение скорости обратной реакции:

V₂обр /V₁обр = 4с²/с² = 4

Так как скорости прямой и обратной реакции меняются одинаково, равновесие не смещается.
Константа равновесия для данной реакции:

К = [ NО]²/[N₂] ^. [О₂].

---