Зміст
1. Расчеты констант равновесия в газовой фазе
• через парциальные давления (Кр).
Согласно закону действующих масс константа равновесия химической реакции равна отношению произведений равновесных парциальных давлений продуктов реакции в степенях их стехиометрических коэффициентов к добутккив равновесных парциальных давлений исходных веществ в ступенх их стехиометрических коэффициентов.
Для реакции
аА + bB ⇄ cC + dD,
где РС, PD, PA, PB – равновесные парциальные давления веществ C, D, A, B.
• через рівноважні молярні концентрації компонентів (Кс):
где СС, СD, СA, СB – равновесные молярные концентрации веществ C, D, A, B.
Δn=c+d-a-b.
• через равновесные молярные доли компонентов (Кх) :
где xС, xD, xA, xB – равновесные мольные доли веществ C, D, A, B.
Связь констант химического равновесия описывается уравнением:
Kp=Kс(RT)Δn=KхРΔn
Δn – разница стехиометрических коэффициентов продуктов реакции и исходных веществ.
ВЫВОДЫ
• константа равновесия Кх для реакций в газовой фазе в отличие от констант равновесия Кр и Кс зависит от общего давления Р;• если реакция в газовой фазе протекает без изменения количества веществ (моль), то Δn=0, а Kp = Kс = Kx
• Кс, Кр зависят только от температуры и является термодинамическими константами равновесия.
2. Изотерма химической реакции Вант-Гоффа
Связь между парциальными давлениями веществ в равновесной смеси и общими условиями термодинамического равновесия устанавливает уравнение изотермы химической реакции:
де ΔG – изменение энергии Гиббса
Kp – константа химического равновесия, выраженная через парциальные давления веществ
П′р – отношение произведений начальных (неравновесных) парциальных давлений продуктов реакции и исходных веществ
При стандартных условиях при парциальных давлениях всех компонентов системы 1 атм
Если парциальные давления выражены в Па, то
ΔG0=Δn RT ln1,013·105 – RT ln Kp0
або
ΔG0=95832ΔnT – RT ln Kp0
де Kp0 – стандартная константа равновесия.
3. Определение направления процесса по изотерме химической реакции
1. Если П′р<Kp ⇒ ΔG<0 реакция проходит самопроизвольно
2. Если П′р=Kp ⇒ ΔG=0 реакция находится в состоянии равновесия
3. Если П′р>Kp ⇒ ΔG 0 реакция самопроизвольно не проходит
4. Зависимость константы равновесия от температуры
Зная константу химического равновесия Кр1 при температуре Т1, можно вычислить константу равновесия Кр2 при Т2, используя уравнение:
По константам равновесия при разных температурах можно рассчитать тепловой эффект химической реакции: