Константа равновесия реакции. Смещение равновесия реакции

 

Расчет константы равновесия реакции

Задача 6.
Чему равна константа равновесия реакции: Н2 + I2 = 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 0,04моля НI ушло по 0,02моля Н2 и I2. Если начальные концентрации СН2 = СI2 = 0,08моль/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.
 


Смещение равновесия реакции

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.
V1прям. – скорость прямой реакции до увеличения давления
V1обр. - скорость обратной реакции до увеличения давления.
1) N2 + 3Н2 = 2NН3
V1прям = k.[N2][Н2]3, V1обр=k.[NН3]2
Для удобства обозначим:
[N2] = а
2] = b
[NН3] = с

Тогда 

V1прям = k.аb3;      
V1обр = k.с2.

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

V2прям = k.2а(2b)3 = 16аb3.

Скорость прямой реакции увеличилась в 16 раз:

V2прям/V1прям = k.16аb3/k.аb3 = 16.

Изменение скорости обратной реакции:

V1обр = k.с2 – скорость до увеличения давления
V2обр = k.(2с)2 = k.4с;
V2обр/V1обр =  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: 

V1прям = k.аb;
V1обр = k.с2

после увеличения давления: 

V2прям =k.2а2b;
 V2обр = k.(2с)2 = 4с2.

Изменение скорости прямой реакции: 

V2прям./ V1прям = 4аb/аb = 4. 

Изменение скорости обратной реакции:

V2обр /V1обр = 4с2/с2 = 4

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

К = [ NО]2/[N2] .2].