Практические константы равновесия
Практические константы равновесия
Химическое равновесие могут характеризовать практические константы равновесия. Практические константы равновесия могут быть рассчитаны, если при равновесии определить количества или концентрации веществ, участвующих в реакции тем или иным методом химического или физико-химического анализа. Они могут быть выражены – через числа молей веществ ni, j в равновесии:
– через молярные концентрации веществ сi, j в равновесии:
– через мольные доли веществ xi, j в равновесии:
– через парциальные давления веществ pi, j в равновесии:
Практические константы равновесия являются размерными величинами. Удобно использовать и безразмерные константы равновесия, например, константу, выраженную через приведенные давления
где Между практическими константами равновесия существует определенная математическая связь. Например, легко показать, что константа
1. 7 Расчет степени превращения исходных веществ, выхода продукта и равновесного состава химической реакции
Для расчета равновесного состава была введена универсальная величина – химическая переменная или глубина превращения ξ (кси), равная отношению изменения количества вещества данного реагента или продукта реакции к его стехиометрическому коэффициенту в уравнении химической реакции:
где знак “+” используется для продуктов реакции, а знак “ – “ для исходных веществ. Равновесное количество вещества для каждого участника реакции выразим через глубину превращения:
Подставив полученное выражение в уравнение, связывающее термодинамическую Ka =
Решив это уравнение относительно химической переменной ξ, можно рассчитать: равновесные количества вещества каждого участника реакции, равновесные концентрации реагентов, степень превращения исходных веществ и выход продуктов реакции. Пример: Определим равновесную глубину превращения ξ в реакции 2CO + S2 = 2COS при температуре 500 К и давлении 101, 013 кПа., при условии, что исходные вещества взяты в стехиометрических количествах. Константа равновесия Решение: Выразим равновесный состав через химическую переменную ξ и найдем область допустимых значений (ОДЗ) ξ из условия, число молей вещества всегда положительная величина:
Выразим практическую константу Kn через глубину превращения ξ:
Выразим сумму молей газообразных веществ в равновесии через глубину превращения ξ:
Найдем разность стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции: Подставим Kn, =
Полученное кубическое уравнение
решаем точно, отбирая корни в соответствии с областью допустимых значений ξ, или приближенно (методом подбора или графически), что для практических расчетов вполне допустимо. Используя метод приближенных вычислений, получим при
Пример: Определим равновесную глубину превращения ξ в реакции 2CO + S2 = 2COS при температуре 500 К и давлении 101, 013 кПа., при условии, что исходный состав содержал 0, 2 моля СО и 2 моля газообразной серы. Константа равновесия Решение: Выразим равновесный состав через химическую переменную ξ и найдем область допустимых значений (ОДЗ) ξ:
Выразим практическую константу Kn через глубину превращения ξ:
Выразим сумму молей газообразных веществ в равновесии через глубину превращения ξ:
Найдем разность стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции:
Подставим Kn, =
Полученное кубическое уравнение
решаем приближенно и получаем при
Пример: Определим степень превращения исходных веществ в реакции
2CO + S2 = 2COS
при условиях предыдущих примеров. Решение: Степень превращения β i – это отношение количества прореагировавшего вещества к его начальному количеству:
При условии примера, в котором исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, с β β
При условии примера, в котором исходный состав содержал 0, 2 моля СО и 2 моля газообразной серы, с
β β Пример: Определим состав равновесной смеси в % (мол. ) для реакции
2CO + S2 = 2COS
при условиях предыдущих примеров. Решение: Мольная доля вещества в смеси равна:
или в % (мол):
При условии примера, в котором исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, с
При условии примера, в котором исходный состав содержал 0, 2 моля СО и 2 моля газообразной серы, с
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|