Решение типовых задач

1. Вычислить равновесные концентрации водорода и йода при температуре 600°К в реакции H₂ + J₂=2HJ, если их начальные концентрации составляют 0,03 моль/л, а равновесная концентрация йодистого водорода равна 0,04 моль/л. Найти константу равновесия и величину изобарно-изотермического потенциала реакции при этой температуре.

Решение. На образование двух молей HJ в соответствии с уравнением реакции H₂+J₂ =2HJ идет один моль Н₂ и один моль J₂, поэтому для образования 0,04 моля HJ требуется 0,02 моля Н₂ и 0,02 моля J₂, отсюда их равновесные концентрации составляют 0,03–0,02 = 0,01 моля.

Для расчета константы равновесия после написания выражения в общем виде подставим в это выражение численные данные:

К= =

Далее рассчитываем изменение изобарно-изотермического потенциала этого процесса, используя связь величины ΔG и К.

ΔG = – RT In K = – 2,303 RT lg К

ΔG= – 2,303 • 8,313 · 600 • Ig 16 = – 2,303 • 8_,313 – 600 ·1,204 =

= – 13830 Дж/моль = – 13,830 кДж/моль.

Итак, равновесные концентрации водорода и иода равны 0,01 моль/л, константа равновесия равна 16, величина изобарно-изотермического потенциала равна – 15,798 кДж/моль.

2. Найти константу равновесия при температуре 25 °С реакции:

С₂Н₂ (газ.) +2Н₂ (газ.) = С₂Н₆ (газ.),

если ΔН°= - 324,2 кДж/моль и ΔS°= - 10,22 Дж/к·моль.

Решение. Связь между константой равновесия в стандартных условиях и стандартным изобарно-изотермическим потенциалом реакции выражается уравнением ΔG°= – RTlnK.

ΔG°= - 2,3·8,3·293·lgK (1)

Стандартный изобарный потенциал связан со стандартными значениями энтальпии и энтропии реакции соотношением:

ΔG°=ΔH°–TΔS° (2)

Найдем величину изобарно-изотермического потенциала по уравнению (2) из данных задачи, переведя ΔН° в джоули.

ΔG⁰ = - 324200 – 298· (- 10,22) = - 327245 Дж/моль

Теперь, пользуясь найденным значением и уравнением (1), рассчитаем lg К в кДж/моль:

lgK= -

Используя таблицу антилогарифмов, находим значение К; К= 1,139.

Задачи для контрольной работы

61–65. Какова связь между константой равновесия и изобарным потенциалом реакции? Найдите константу равновесия реакций при стандартной температуре (298 ⁰К) по данным таблиц

№ задачи	Реакция	∆Н0298 Реакции кДж/ моль	∆S0298 Реакции Дж/ моль∙град.
61	N2+3H2 2NH3	-92,45	-198,45
62	2NO2 2N2O4	58,07	-176,14
63	H2CO3 H++HCO-3 p-p p-p p-p	7,46	-99,47
64	2H2+O 2H2O (г)	438,04	-88,76
65	S+O2=SO2	-292,9	25,15

66–70. Для реакции, соответствующей номеру вашего шифра, выполните следующее задание:

1. Сформулируйте принцип Ле-Шателье.

2. Определите, как влияют изменения давления на положение равновесия реакции.

3. Составьте выражение для константы равновесия и вычислите ее значение. Равновесные концентрации реагирующих веществ (с, моль/л) приведены под соответствующими химическими формулами в уравнении реакции.

№ задачи	С, моль/л	Реакция
66	с	N2 +3H2 2NH3 3 9 4
67	с	H2 +J2 2HJ 0,01 0,01 0,04
68	с	CO2+H2 CO+H2O 0,08 0,64 0,16 0,16
69	с	2SO2+O2 2SO3 0,1 0,05 0,.9
70	с	2NO2 2NO+O2 0,06 0,24 0,12