Задача №20
Оцените влияние температуры и давления на константу равновесия реакции, приведенной в табл. 2. Тепловой эффект реакции взять из решения задачи №2.
Решение:
Решение задачи рассмотрим на примере реакции синтеза аммиака .
а) Для оценки влияния температуры воспользуемся уравнением изобары Вант–Гоффа (61).
Анализ
уравнения изобары Вант-Гоффа показывает,
что характер зависимости константы
равновесия
от температуры определяется знаком
теплового эффекта
.
Возможны 3 случая:
1)
> 0 – для эндотермических реакций, т.е.
реакций, протекающих с поглощением
теплоты. Отсюда
,
зависимость константы равновесия от
температуры будет возрастающей, т.е. с
ростом температуры константа равновесия
будет увеличиваться.
2)
< 0 – для экзотермических реакций, т.е.
реакций, протекающих с выделением
теплоты. Отсюда
,
зависимость константы равновесия от
температуры будет убывающей, т.е. с
ростом температуры константа равновесия
будет уменьшаться.
3)
Если
0, то
,
следовательно, константа равновесия
от температуры не зависит.
Для рассматриваемой
реакции
= –91,88 кДж, т.е. реакция является
экзотермической, следовательно,
выполняется условие (2). Поэтому с ростом
температуры константа равновесия будет
уменьшаться. Это согласуется с величинами
констант равновесия при температурах
Т = 298 К и Т = 800 К (см. решение задачи
№ 18).
б) Для оценки влияния давления воспользуемся уравнением Планка:
,
(64),
где
– изменение числа молей газообразных
веществ в ходе реакции. Проанализируем
уравнение Планка:
1)
Если реакция идет с увеличением числа
молей газообразных веществ,
,
то
,
т.е. с ростом давления константа равновесия
уменьшается.