ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Примеры расчета состава равновесных систем из "Правило фаз Издание 2" Но dZ при p = onst и 7 = onst равно — ЬА, a потому работа химической реакции равна уменьшению общей суммы химических потенциалов в ходе превращения исходных веществ в конечные, т. е. [c.104] Если в процессе реакции число молей изменяется, то изменяется и объем реакционной смеси например, при реакции 2С0 -Ь Ог = 2С0г объем уменьшается, а при реакции СН4 + СО2 = 2СО -+- 2Нг объем увеличивается. [c.106] Уравнение (1356) показывает, что Кс =Кр, если число молей исходных газообразных веществ равно числу молей конечных газообразных веществ. Величина Кс называется константой равновесия при постоянном объеме. Она тоже зависит только от температуры. Константа Кс широко используется при изучении реакций в растворах. [c.106] Из изложенного видно, что размерность Кр и Кс зависит от числа молей исходных и конечных веществ. Так, например, в уравнениях (134) и (1356) размерность Кр = и размерность Кс = с - Если число молей газообразных исходных и конечных веществ одинаково, то Кр и Кс величины безразмерные. [c.106] Зная константу равновесия и состав исходной системы, можно рассчитать состав системы после достижения равновесия. Кр и Кс находятся на основании анализа равновесной системы или рассчитываются по таблицам стандартных величин. [c.107] Считать, что газы подчиняются законам идеальных газов. [c.107] Величина 1,33 не равна константе равновесия, а потому, при исходных парциальных давлениях система не равновесна. В процессе приближения к равновесию числитель дроби равенства (140) должен уменьшаться, а знаменатель увеличиваться, т. е. реакция должна идти в обратном направлении. [c.107] Чтобы найти парциальное давление реагирующих веществ в момент равновесия, необходимо сначала рассчитать мольный состав равновесной смеси. В каждом моле исходной смеси имелось 0,5 моля СО, 0,3 моля СЬ и 0,2 моля СОСЬ. Поскольку реакция должна идти в обратном направлении, число молей конечных продуктов должно уменьшаться, а число молей исходных веществ увеличиваться. Все стехиометрические коэффициенты уравнения реакции равны единице. Это значит, что число молей каждого из образующихся веществ СО и СЬ равно числу молей разложившегося вещества СОСЬ. На этом основании, обозначив число молей прореагировавшего СОСЬ через х, записываем число молей п для каждого вещества в момент равновесия. [c.108] Согласно закону Дальтона, парциальное давление каждого из реагирующих газов равно общему давлению газовой смеси Р, умноженному на мольную долю соответствующего газа. Эти выражения парциальных давлений в момент равновесия даны во втором столбце равенств (141). [c.108] После упрощения и подстановки Р = 1 получаем уравнение (0,5 + х) (0,3 + х) = (0,2 — х) (1 + х). [c.108] По значению х рассчитываем равновесные парциальные давления. [c.109] Проверка дает 0,99 вместо I. Расхождение получилось вследствие округлений промежуточных величин при расчете. Стремиться к большей точности, как правило, нет смысла, так как сами константы равновесия, определяемые на основании опытных данных, не абсолютно точны из-за неизбежных экспериментальных ошибок. Во многих случаях удобнее пользоваться Кс. Для этого надо вести реакцию между газообразными веществами в замкнутом сосуде. Неизменность объема выполняется, если реакция проводится в растворе, поскольку объем раствора при постоянной температуре можно считать постоянным. [c.109] Решая его, получаем два ответа Xi = + 0,041 и лгг = — 3,741. Если решение правильное, то один ответ представляет собой действительное решение задачи, а другой, хотя математически и удовлетворяет уравнению, но не имеет физического смысла. В данном случае лгг= 0,041 является истинным ответом, а Х2=—3,741 отбрасывается, так как при его подстановке в выражения для концентраций (143) мы получаем либо такие большие концентрации, которые невозможны при заданных количествах исходных веществ, либо отрицательные концентрации, что лишено физического смысла. [c.110] Проверка. Подстановка найденных равновесных концентраций i, =0,059 моль/л, Свг,=0,159 моль/л, Свп=0,182 моль/л в правую часть уравнения (137) дает правильное значение /Се = 3,53. Небольшое отклонение от величины 3,6, как и в предыдущем примере, является следствием небольших округлений при расчетах. [c.110] Определим состав равновесной системы, если исходная система заключена в объем 1 л и состоит из 0,03 моля FeO, 0,1 моля СО, 0,2 моля Fe и 0,01 моля СОг, причем дано, что температура равна 800° К, и Кс реакции FeO + 0 = Fe+ 02 при этой температуре равна 1,25. [c.111] Пример IV. Как уже было отмечено выше ( 25), слабый электролит в растворе частично диссоциирует на ионы. Этот процесс также может быть описан с помощью константы равновесия. В данном случае она называется константой диссоциации и обозначается Кдис Поскольку электролитическая диссоциация сопровождается поглощением теплоты, К щс при повышении температуры увеличивается (см. 29). [c.112] Вернуться к основной статье