Типовая задача. Вычислить константу равновесия для гомогенной системы

Вычислить константу равновесия для гомогенной системы

2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г),

если равновесные концентрации реагирующих веществ равны между собой и составляют 2 моль/л. Рассчитать изменение скорости прямой и обратной реакций при увеличении и уменьшении объема равновесной смеси в 3 раза. Как изменится скорость прямой реакции при изменении температуры от 30° до 70°С, если температурный коэффициент равен 2.

 

Решение. 1. Запишем выражение для константы равновесия данного процесса: , где

[SO₃], [SO₂], [O₂] – равновесные концентрации соответственно оксида серы (VI), оксида серы (IV) и кислорода.

Подставляем числовые значения равновесных концентраций и рассчитываем константу равновесия:

1. Рассчитываем изменение скорости (υ) прямой и обратной реакций при изменении объема.

Запишем выражения закона действующих масс для расчета скорости прямой и обратной реакций до изменения объема:

 

Уменьшение объема смеси равносильно увеличению концентрации реагирующих веществ. В соответствии с этим запишем новые выражения для расчета скорости прямой и обратной реакций:

 

Сравнивая скорости до и после уменьшения объема, получаем:

 

 

 

Скорость прямой реакции возросла в 27 раз, а скорость обратной – в 9 раз, соответственно, равновесие сместится в сторону продуктов реакции.

2. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпиричеким правилом и уравнением Вант-Гоффа:

, где

υ _t1 и υ _t2 - скорость реакции при температуре t₁ и t₂;

γ – температурный коэффициент реакции.

 

Применительно к рассматриваемой задаче:

Следовательно скорость реакции, с увеличением температуры на 40°С, увеличится в 16 раз.

Варианты заданий

Таблица 4

№ п/п	Система	Равновесная концент, моль/л	Изменение объёма	Температурный коэффициент реакции	Температура, 0 С
нача- льная	коне- чная
1.	CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г)			2, 0
2.	2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г)			3, 0
3.	CO2(г) + C(т) ↔ 2CO(г)			2, 5
4.	N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г)			2, 0
5.	NO(г) + Cl2(г) ↔ NOCl2(г)			3, 0
6.	2H2(г) +O2(г) ↔ 2H2O(г)			2, 0
7.	2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г)			3, 0
8.	CO(г) + 3H2(г) ↔ CH4(г) + H2O(г)			2, 0
9.	H2(г) +CO2(г) ↔ CO(г) + H2O(г)			2, 0
10.	4NH3 (г) + 5O2(г) ↔ 4NO(г) + 6H2O (г)			2, 0
11.	CO (г) + Cl2(г) ↔ COCl2 (г)			2, 5
12.	CH4(г) + CO2 (г) ↔ 2CO (г) + 2H2 (г)			3, 0
13.	C2H4(г) + 3 O2(г) ↔ 2CO2 (г) + 2H2O (г)			2, 5
14.	2 CH4(г) ↔ C 2H 2 (г) + 3 H2 (г)			3, 0
15.	Fe 2O 3 (т) + CO (г) ↔ 2FeO (т) + CO2 (г)			2, 0
16.	4HCl (г) + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2Cl2(г)			2, 5
17.	CO2 (г) + C (т) ↔ 2 CO (г)			2, 0
18.	2 CO (г) + O2(г) ↔ 2 CO2 (г)			3, 0
19.	N 2 (г) + 3 H2 (г) ↔ 2 NH3 (г)			2, 0
20.	CO2 (г) + 4 H2 (г) ↔ CH4(г) + 2 H2O (г)			3, 0
21.	CH4(г) + CO2 (г) ↔ 2 CO (г) + 2 H2 (г)			2, 0
продолжение табл.4
22.	Fe 2O 3 (т) + 3 CO (г) ↔ Fe (т) +3 CO2 (г)			2, 0
23.	4 NH3 (г) +3 O2(г) ↔ 2N 2 (г) + 6 H2O (г)			2, 0
24.	C (т) + H2O (г) ↔ CO (г) + H2 (г)			3, 0
25.	CO (г) + H2O (г) ↔ CO2 (г) + H2 (г)			2, 0
26.	4HВr + O2(г) ↔ 2 H2O (г) + 2 Вr2(г)			3, 0
27.	PCl 5 (г) ↔ PCl 3 (г) + Cl2(г)			3, 0
28.	2NO(г) + O2(г) ↔ 2 NO 2 (г)			2, 0
29.	2SO 2 (г) + O2(г) ↔ 2SO 3 (г)			3, 0
30.	2C (т) + O2(г) ↔ 2 CO (г)			2, 0