Рівноважна 3-3/4·х 1-1/4·х х Константа рівноваги має такий вираз

Тоді

Спростив вираз, отримаємо

К_р пов’язана з К_n і К_с наступними співвідношеннями:

К_р = К_с(RT) ^Δn

Кількість речовини в рівноважній системі складає

Σn = 3 - ³/₄·х + 1 - ¹/₄·х + х = 4, а Δn = 4 – (3 + 1) = 0.

Оскільки Δn = 0, то таким чином, відповідь:

Варіант Б.

За умовами задачі А та В взяли в стехіометричних кількостях, тобто n_0A = 3 моль і n_0В = 1 моль. Виражаємо рівноважні кількості А та В, прийняв, що рівноважна кількість С дорівнює 4х.

Кількість, моль 3А + В = 4С

Вихідна 3 1 0

Прореагувало і утворилося 3х х 4х

Рівновага 3-3х 1-х 4х

Тоді, константа рівноваги Кn складає:

Оскільки Δn = 0, то:

Відповідь:

Приклад 2.2.10. Константа рівноваги хімічної реакції при 590ºС

С₆Н₅С₂Н_5(г.) → С₆Н₅С₂Н_3(г.) + Н₂

дорівнює К_х = 6,70·10^-2. Визначити максимальний вихід стиролу.

Розв’язання

Константа рівноваги для хімічної реакції дорівнює за умовою завдання

,

де

Тоді, оскільки Δn = (1+1)-1= 1, рівняння перетворюється у:

За умовчанням приймаємо, що вихідна речовина введена до системи у стехіометричній кількості. Складаємо рівняння, виражаючи склад рівноважної системи та К_х через кількість стиролу С₆Н₅С₂Н₃, тобто .

С₆Н₅С₂Н_5(г.) → С₆Н₅С₂Н_3(г.) + Н₂

Склад вихідної суміші, моль 1 0 0

Склад рівноважної суміші, моль 1-у у y

Отже, кількість речовини у рівноважній суміші:

= 1 - у + у + у = 1 + у

Підставимо знайдені вирази до попереднього рівняння та розв’яжемо отримане рівняння

Оскільки корінь у₂ не має фізичного сенсу, обираємо у₁. Таким чином, максимальна кількість стиролу в рівноважній суміші складає 0,25 моль, а його максимальний вихід:

Відповідь:

Приклад 2.2.11. Константа рівноваги (К⁰) хімічної реакції синтезу етилацетату: С₂Н₅ОН_(г.) + СН₃СООН_(г.) → СН₃СООС₂Н_5(г.) + Н₂О_(г.), дорівнює при 573 К 9,00, а при 423 К – 30,0. Розрахуйте тепловий ефект цієї реакції.

Розв’язання

Якщо тепловий ефект δн не залежить від температури, тоді тепловий ефект хімічної реакції визначаємо за наближеною формою рівняння ізобари:

ln(K⁰₂/K⁰₁) = ΔН·(T₂ – T₁)/R·T₂·T₁ .

Звідси: ΔН=R·T₂·T₁·ln(K⁰₂/K⁰₁)/(T₂–T₁)=8,314·423·573·ln(30,0/9,00)/(423–573) = -16,2·10³ Дж/моль

Відповідь: ΔН = -16,2·10³ Дж/моль

Приклад 2.2.12. Для хімічної реакції: 4СО + 2SО₂ = S₂ + 4CO₂, розрахуйте стандартну спорідненість при 600 К.

Розв’язання

1) Стандартну спорідненість (стандартну зміну енергії Гібса) при температурі Т розраховуємо за методом Тьомкіна – Шварцмана:

ΔG⁰_Т = ΔН⁰₂₉₈ - Т · ΔS⁰₂₉₈ - Т · (Δа · М₀ + Δb · М₁ + Δc · М₂ + Δc´ · М_-2).

2) Визначаємо тепловий ефект реакціі при 298 К:

ΔН⁰₂₉₈ = (4·ΔН⁰_f,298(CO₂)+ΔН⁰_f,298(S₂))-(4·ΔН⁰_f,298(СО)+2·ΔН⁰_f,298(SО₂)) =

(4·(-393,51)+128,37)-(4·(-110,53) + 2·(-296,9)) = -409,75 кДж.

3) Обчислюємо зміну ентропії при 298 К:

ΔS⁰₂₉₈ = (4·S⁰₂₉₈(CO₂)+S⁰₂₉₈(S₂))-(4·S⁰₂₉₈(СО)+2·S⁰₂₉₈(SО₂)) = (4·213,66+228,03) -(4·197,55+2·248,07) = -203,67 Дж/K.

4) Розраховуємо коефіцієнти в рівнянні ΔС_р° = f (Т).

Речовина	Ср0 = f (Т), Дж/(моль · К)			Температурний інтервал, К
	а	b · 103	с´·10-5
CO2	44,14	9,04	-8,54	298 – 2500
S2	36,11	1,09	-3,51	298 – 2000
SО2	46,19	7,87	-7,70	298 – 2000
СО	28,41	4,10	-0,46	298 – 2500

Δ а = (4·а(СО₂) + а (S₂))-(4·а(СО) + 2·а(SО₂))= (4·44,14 + 36,11)-(4·28,41 + 2·46,19)= 6,65

За аналогією розраховуємо Δ b та Δ с´:

Δ b = 5,11 · 10^-3; Δ с´ = -20,43 · 10⁵

Оскільки вихідні речовини та продукти реакції є неорганічними речовинами, Δс = 0.

Для T = 600 K згідно з довідником : М₀ = 0,1962; М₁ = 0,0759·10³; М₂ = 0,0303·10⁶; М_-2 = 0,1423·10^-5.

Тоді, стандартна зміна енергії Гібса при 600 К складає:

ΔG⁰₆₀₀ = -409750 - 600 · (-203,67) - 600 · (6,65· 0,1962 + 5,11· 10^-3 · 0,0759 · 10³ + 0 · 0,0303 · 10⁶ + (-20,43 · 10⁵) · 0,1423 · 10^-5) = -286,82·10³ Дж

Відповідь: ΔG⁰₆₀₀ = -286,82 кДж.