Как вычислить константу равновесия реакции

Задача 366. 

В каком направлении сместится равновесие реакции  А_2(г) + В_2(г) ⇔ 2АВ_(г), если давление увеличить в 2 раза и одновременно повысить температуру на 10 градусов? Температурные коэффициенты скорости прямой и обратной реакций равны соответствен-но 2 и 3. Каков знак   этой реакции? 
Решение:
Поскольку реакция  А_2(г) + В_2(г) ⇔ 2АВ_(г) является простой гомогенной, то для неё можно записать выражение Закона Действия Масс (ЗДМ) прямой и обратной реакций:

После увеличения давления в системе в 2 раза, соответственно, в 2 раза увеличится концентрация всех реагентов системы, имеем:

Таким образом, при увеличении давления в системе v_пр = v_обр, значит, равновесие не сместится.

Подставив данные задачи в выражение правила Вант-Гоффа, получим:

Таким образом,  v_пр < v_обр, значит, равновесие системы сместится влево, в сторону реакции с меньшей скоростью.

Повышение температуры в системе, согласно правилу Ле Шателье, приводит к смещению равновесия системы в направлении реакции, сопровождающейся поглощением теплоты, т.е. влево, значит прямая реакция экзотермическая,   < 0.

Ответ: влево,   < 0.

Задача 367.
Пользуясь табличными данными, вычислить константы равновесия следующих реакций при 298 и при 1000 К:

Изменениями  и  с температурой пренебречь.
Решение:
По табличным данным стандартные значения  веществ, участвующих в реакции равны:    

Стандартные значения  простых веществ равны нулю.

а) Находим стандартное значение  и  реакции  Н₂О_(г) + СО_(г) ⇔ СО_2(г) + Н_2(г):

Находим значение энергии Гиббса реакции из уравнения = — T, получим:

Рассчитаем константу равновесия реакции при температуре 298 K, используя формулу:

Тогда

Константу равновесия реакции при температуре 1000 К, рассчитаем по формуле:

Тогда

б) Находим стандартное значение  и  реакции  C_{(графит)} + СО_2(г) ⇔ 2СО_(г):

Находим значение энергии Гиббса реакции при температурах 298 К и 1000 К из уравнения   = — T , получим: 

Рассчитаем константу равновесия реакции при температуре 298 К, используя формулу:

Тогда

Константу равновесия реакции при температуре 1000 К, рассчитаем по формуле:

Тогда

в) Находим стандартное значение  и  реакции  N_2(г) + 3H_2(г) ⇔ 2NH_3(г):

Находим значение энергии Гиббса реакции при температурах 298 К и 1000 К из уравнения   = — T , получим: 

Рассчитаем константу равновесия реакции при температуре 298 К, используя формулу:

Тогда 

Константу равновесия реакции при температуре 1000 К, рассчитаем по формуле:

Тогда

Ответ: а) 1,1 ^. 10⁵, 0,92; б) 7,5 ^. 10^-22, 1,5; в) 2,7 ^. 10⁵, 1,1 ^. 10^-6.

Задача 368.
Вычислить температуру, при которой константа равновесия реакции 2NO_2(г) ⇔ N₂O_4(г)  равна единице. Изменениями  и с температурой пренебречь. В каком направлении сместится равновесие при температуре более низкой, чем найденная?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:  2NO_2(г) ⇔ N₂O_4(г).
Из уравнения  следует, что при K_T = — 1 стандартная энергия Гиббса химической реакции равна нулю. Тогда из соотношения  вытекает, что при   = 0, получим: 0 =  — T  или   = T, откуда 

Согласно условию задачи можно пренебречь зависимостью  и  от температуры и для расчётов использовать стандартные значения энтальпии и энтропии. Стандартные значения  и ₂₉₈  реагирующих веществ равны: 

Находим   реакции, используя следствие из закона Гесса: 

Тогда

Теперь рассчитаем  реакции:

Отсюда

Ответ: 325 К.