§8. Примеры решения задач.

Пример 1.

Константа равновесия реакции CO+H₂O=CO₂+H₂ при 1080 К равна 1. Определить состав равновесной газовой смеси в мольных процентах, если до начала реакции было взято 2 моля СО и 3 моля H₂O.

		CO + H2O = CO2 + H2
	исход.		2	3	0	0
	равновесн.		2-z	3-z	z	z

Поскольку реакция идет без изменения числа молей (n=1-1+1+1=0), то константу равновесия можно записать:

Таким образом

z²=6-5z+z²

5z=6

z=1,2

Для данного случая интервал значений для z может быть выбран как:

Полученное нами значение z удовлетворяет выбранному интервалу.

Состав равновесной газовой фазы обычно выражают в мольных долях или мольных процентах.

Рассчитаем мольные доли.

n_i=2-z+3-z+z+z=5

мол%(H₂)= ^.100%=24%

мол%(CO₂)= ^.100%=24%

мол%(H₂O)= ^.100%=36%

мол%(CO)= ^.100%=16%

Пример 2.

Для реакции 2Cu_(тв)+2HCl=2CuCl_(тв)+H₂ стандартное изменение энергии Гиббса определяется по уравнению G(T)=43060+58,35^.T (Дж/моль). Определить состав равновесной газовой фазы при P=0,5 атм и T=671 K, если в исходный момент смешали 2 моля H₂ и 2 моля HCl.

		2Cu(тв)+2HCl=2CuCl(тв)+H2
	исход.			2		2
	равновесн.			2-2z		2+z

n_i=2-2^.z+2+z=4-z

Для того, чтобы рассчитать состав равновесной газовой фазы необходимо найти численное значение К_р. Это можно сделать, зная G.

G=43060+58,35^.T=43060+58,35^.671=3907,15 Дж/моль

G=RTlnK_p

K_p=2

5^.z²-6^.z-4=0

z1=1,68

z2=0,48

Интервал для z в данном случае: 2<z<1. Этому неравенству удовлетворяет корень уравнения z₂=0,48.

мол%(HCl)=0,66^.100%=66%	мол%(H2)=0,34^.100%=34%

Пример 3.

Для реакции FeO_тв+H₂=Fe_тв+H₂O стандартное изменение энергии Гиббса определяется по уравнению G(Т)=162729,44^.T Дж/моль. В каком направлении пойдет реакция при 1000 К и давлении 2 атм., если смешать 3 моля H₂O и 7 молей H₂?

Для того, чтобы определить направление, в котором пойдет реакция, воспользуемся уравнением изотермы Вант-Гоффа:

G=G+RTln P

Если рассчитанное значение G<0, реакция идет в сторону образования продуктов, если G>0 – в сторону образования исходных веществ, G=0, реакция находится в состоянии равновесия.

G(T)=162729,44^.Т=162729,44^.1000=6832 Дж/моль