Важные равновесия. Расчёт равновесных концентраций
В задании 22 по уравнению обратимой реакции нужно определить, как сместится равновесие при данном воздействии; в задании 23 — рассчитать равновесные или исходные концентрации. Для задания 22 полезно знать типичные равновесия «в лицо», для задания 23 — один надёжный приём: таблицу «было — прореагировало — стало», то есть расчёт равновесных концентраций по коэффициентам.
Типичные равновесия
В таблице — смещение равновесия в самых частых реакциях задания 22.
| Равновесие | Что смещает вправо |
|---|---|
| \(\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3} + Q\) | охлаждение; повышение давления (3 моль газов \(\rightarrow\) 2) |
| \(\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3} + Q\) | охлаждение; повышение давления (4 \(\rightarrow\) 2) |
| \(\ce{N2 + O2 <=> 2NO} - Q\) | только нагревание; давление не влияет (2 \(\rightarrow\) 2) |
| \(\ce{CO + H2O(\text{г}) <=> CO2 + H2} + Q\) | охлаждение; давление не влияет |
| \(\ce{C(\text{тв}) + CO2 <=> 2CO} - Q\) | нагревание; понижение давления (1 \(\rightarrow\) 2) |
| \(\ce{CH4 + H2O(\text{г}) <=> CO + 3H2} - Q\) | нагревание; понижение давления (2 \(\rightarrow\) 4) |
| \(\ce{2NO2 <=> N2O4} + Q\) | охлаждение и сжатие — бурая смесь бледнеет |
| \(\ce{CaCO3(\text{тв}) <=> CaO(\text{тв}) + CO2} - Q\) | нагревание; понижение давления, удаление \(\ce{CO2}\) |
| этерификация \(\ce{CH3COOH + C2H5OH <=> CH3COOC2H5 + H2O}\) | избыток кислоты или спирта, связывание воды (\(\ce{H2SO4}\) конц.), отгонка эфира |
Расчёт равновесных концентраций
Изменения концентраций веществ в ходе реакции относятся как их коэффициенты в уравнении. Поэтому достаточно знать изменение концентрации одного вещества, чтобы найти изменения остальных. Для реагентов: равновесная = исходная − израсходованная; для продуктов: равновесная = исходная + образовавшаяся.
Пример. В реакторе протекает реакция \(\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3}\). Исходные концентрации: \(\ce{SO2}\) — 0,8 моль/л, \(\ce{O2}\) — 0,5 моль/л, \(\ce{SO3}\) — 0. Равновесная концентрация \(\ce{SO3}\) — 0,6 моль/л. Найдите равновесные концентрации \(\ce{SO2}\) и \(\ce{O2}\).
| Концентрация, моль/л | Оксид серы(IV) | Кислород | Оксид серы(VI) |
|---|---|---|---|
| исходная | 0,8 | 0,5 | 0 |
| изменение (по коэффициентам 2 : 1 : 2) | −0,6 | −0,3 | +0,6 |
| равновесная | 0,2 | 0,2 | 0,6 |
Если нужно, по равновесным концентрациям находят константу:
\[ K = \frac{[\ce{SO3}]^2}{[\ce{SO2}]^2\,[\ce{O2}]} = \frac{0{,}6^2}{0{,}2^2 \cdot 0{,}2} = 45 \]
Решение. Образовалось 0,4 моль/л \(\ce{NH3}\); по коэффициентам израсходовано азота \(0{,}4 : 2 = 0{,}2\) моль/л, водорода \(0{,}2 \cdot 3 = 0{,}6\) моль/л. Исходные: \(0{,}3 + 0{,}2 = 0{,}5\) моль/л азота и \(0{,}9 + 0{,}6 = 1{,}5\) моль/л водорода.
Ответ: 0,5 и 1,5 моль/л.
Закрепите теорию: 11 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.
Пройти урок arrow_forward