Уравнение изобары и изохоры реакции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уравнение изобары и изохоры реакции

Влияние температуры на химическое равновесие. Химическое равновесие при повышении температуры должно сместиться в сторону эндотермической реакции (в том направлении, в котором протекает эндотермическая реакция), а при понижении температуры - в том направлении, в котором протекает экзотермическая реакция ( в соответствии с качественным правилом - принципом Ле Шателье).

Количественные характеристики влияния температуры на химическое равновесие можно получить на основании уравнений изобары химической реакции:

= (79)

и уравнение изохоры химической реакции:

= (80)

Уравнения изобары и изохоры химической реакции дают зависимость константы химического равновесия от температуры:

если реакция экзотермическая, 0, то при увеличении температуры константа равновесия уменьшается (равновесие сдвигается влево, в сторону образования исходных веществ при распаде продуктов реакции);

если реакция экзотермическая, 0, то при уменьшении температуры константа равновесия увеличивается (равновесие сдвигается вправо, в сторону образования продуктов реакции);

если реакция эндотермическая, 0, то при увеличении температуры константа равновесия увеличивается (равновесие сдвигается вправо, в сторону образования продуктов реакции);

если реакция эндотермическая, 0, то при уменьшении температуры константа равновесия уменьшается (равновесие сдвигается влево, в сторону образования исходных веществ при распаде продуктов реакции).

Интегрирование уравнений изобары и изохоры химической реакции при постоянных (в небольших интервалах температур) позволяет получить уравнения, которые используют для экспериментального определения тепловых эффектов химических реакций:

; (81)

где B - константs интегрирования. Таким образом, зависимость ln KP от 1/Т должна быть линейной, а наклон прямой равен -H /R.

Интегрирование в пределах K1, K2, и T1, T2 дает:

; (82)

химический температура реакция

Зная константы равновесия при двух разных температурах, можно рассчитать H реакции.

Соответственно, зная H реакции и константу равновесия при одной температуре, можно рассчитать константу равновесия при другой температуре.

Пример 1. Рассчитать значение константы равновесия реакции синтеза метилового спирта при температуре 800, если для этой реакции = 4,1310-10 (н/м2)-2 -90,44 кДж/моль, мольные теплоемкости: ; ; .

СО + 2 Н2 = СН3ОН (г)

Решение. В соответствии с уравнением (82) при условии, что тепловой эффект данной химической реакции зависит от температуры, константу равновесия при 800 К можно определить из уравнения:

СР = -67,69 + 94,5810-3Т - 0,544105 Т-2 - 31,0410-6 Т2;

кДж;

;

Влияние давления на химическое равновесие. Для реакций между идеальными газами константа равновесия , выраженная через парциальные давления компонент, не зависит от общего давления в системе, так как зависит только от температуры. Поскольку , то она тоже не зависит от давления в системе. Таким образом, для реакций, участники которых ведут себя как идеальные газы, и от давления не зависят. Однако состав равновесной смеси может зависеть от давления. При изменение общего давления в равновесной смеси в n раз парциальные давления всех участников реакции изменяются в одинаковое число раз. Если в реакции число молей газообразных веществ в правой и левой части уравнения одинаково, то состав смеси останется равновесным ( нет смещения равновесия). Если же число молей газообразных веществ в правой и левой части уравнения не одинаково, то состав смеси в результате изменения давления станет неравновесным, пойдет химическая реакция, равновесие сдвинется. К аналогичному результату приводит добавление инертного газа при сохранении постоянного общего давления реакционной смеси. В этом случае объем системы увеличивается и парциальные давления всех участников реакции уменьшаются, т.е. прибавление инертного газа равносильно расширению системы. Если инертный газ прибавляется при постоянном объеме, то изменение общего давления к сдвигу равновесия не приводит, так как остаются неизменными парциальные давления компонент.

; ;

(83)

V - изменение объема в результате реакции.

Полученное уравнение дает зависимость равновесного состава реакционной газовой смеси от общего давления смеси и позволяет предсказать направление смещения равновесия при изменении давления:

если реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ , то:

; ; , (84)

изменение давления не оказывает влияния на равновесные концентрации веществ;

если реакция протекает с увеличением числа молей газообразных веществ 0, то:

0; (85)

увеличение давления приводит к уменьшению , уменьшение давления - к увеличению и соответствующему изменению равновесных концентраций;

если реакция протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ, увеличение давления приводит к увеличению , а уменьшение давления - к уменьшению и соответствующему изменению равновесных концентраций.

Размещено на Allbest.ru