Exemplul 6.1. La o anumită temperatură în sistemul N2 (r) + 3H2 (r) 2NH3 (r), concentrațiile de echilibru au fost (mol / L): [N2] = 1,5; [H2] = 1,7; [NH3] = 2,6. Se calculează constanta de echilibru a acestei reacții și concentrațiile inițiale de azot și hidrogen.
Soluția. Constanta de echilibru a acestei reacții este exprimată de ecuație
Înlocuind datele problemei, obținem.
Concentrațiile inițiale de azot și hidrogen se găsesc pe baza ecuației de reacție. Conform ecuației de reacție pentru formarea a 2 moli de NH3, se consumă 1 mol de N2. Prin condiția problemei s-a format 2,6 mol NH3. la care s-au consumat 1,3 mol de N2. Având în vedere concentrația de azot în echilibru, găsim concentrația inițială: = 1,5 + 1,3 = 2,8 mol / l.
Conform ecuației de reacție pentru formarea a 2 moli de NH3, sunt necesari 3 moli de H2. și pentru a obține 2,6 moli de NH3, este necesar 3 x 2,6 / 2 = 3,9 moli de H2. Concentrația inițială de hidrogen = 1,7 + 3,9 = 5,6 mol / l. Astfel, KC = 0,92; concentrațiile inițiale = 2,8, = 5,6 mol / l.
Exemplul 6.2. Reacția se efectuează conform ecuației A + B D + F. Se determină concentrațiile de echilibru ale reactanților dacă concentrațiile inițiale ale substanțelor A și respectiv B sunt 2 și 1,2 mol / l, iar constanta de echilibru a reacției este KC = 1.
Soluția. Deoarece toate substanțele din această reacție reacționează în același raport, se indică modificarea concentrației tuturor substanțelor care reacționează prin x. La momentul stabilirii echilibrului, x mol D și x mol F și în consecință [D] = x; [F] = x. Concentrația A și B a scăzut cu aceeași ecuație a reacției, adică [A] = 2 - x; [B] = 1,2 - x. Substituim concentrațiile de echilibru în expresia pentru constanta de echilibru:
Prin urmare, concentrațiile de echilibru sunt: [D] = 0,75 mol / l; [F] = 0,75 mol / l;
[A] = 2 - 0,75 = 1,25 mol / l; [B] = 1,2 - 0,75 = 0,45 mol / l.
Exemplul 6.3. Reacția se efectuează conform ecuației 2S02 + 022S03. În ce direcție se va schimba echilibrul chimic dacă volumul sistemului va fi redus cu un factor de trei?
Soluția. Înainte de modificarea volumului ratei de reacție înainte și înapoi au fost exprimate prin ecuațiile:
Cu o scădere de volum de 3 ori, concentrația fiecăreia dintre substanțele care reacționează va crește cu un factor de 3. După creșterea concentrației, rata reacției directe a devenit,
adică a crescut de 27 de ori; și viteza inversă. adică, a crescut de 9 ori. În consecință, echilibrul se îndreaptă spre o reacție directă (spre dreapta).
Exemplul 6.4. În ce direcție se va deplasa echilibrul chimic al reacției A + B D dacă temperatura va crește cu 30 ° C? Coeficienții de temperatură ai reacțiilor directe (# 947; 1) și inverse (# 947; 2) sunt, respectiv, 2 și respectiv 3.
Soluția. Cu o creștere a temperaturii cu 30 °, viteza de reacție directă va crește cu un factor, iar viteza reacției inverse crește cu un factor de. Deoarece viteza reacției inverse a crescut de 27 ori, iar viteza liniei drepte de 8 ori, echilibrul acestei reacții se schimbă spre o reacție inversă (în stânga) cu creșterea temperaturii.
Exemplul 6.5. Cum se vor schimba ratele de reacție directă și inversă dacă în sistem 2NO (r) + O2 (g) 2NO2 (g) presiunea este scăzută cu un factor de 2? Va exista o schimbare în echilibru? Dacă da, în ce fel?
Soluția. Înainte de scăderea presiunii, expresiile pentru ratele de reacție înainte și inversă aveau forma; .
Atunci când presiunea este redusă cu un factor de 2, concentrațiile fiecăreia dintre substanțele reacționate sunt reduse cu un factor de 2, deoarece volumul total al sistemului este dublat. apoi;
Ca urmare a scăderii presiunii, rata reacției directe a scăzut cu un factor de 8, iar viteza reacției inverse a fost redusă cu un factor de patru. Astfel, viteza reacției inverse va fi de 2 ori mai mare decât cea directă, iar schimbarea echilibrului va avea loc în direcția reacției inverse, adică spre descompunerea NO2.
Exemplul 6.6. În ce direcție va fi echilibrul reacției
a) cu presiune tot mai mare; b) cu temperatură descrescătoare; c) când concentrația de clor scade?
Soluția. a). Pe măsură ce crește presiunea, echilibrul se îndreaptă spre reacție, care este însoțit de o scădere a numărului de molecule de gaz, cu o scădere a presiunii, spre reacție, care este însoțită de o creștere a numărului de molecule de gaze. În partea stângă a moleculei de reacție 1 de mai sus (COCI2) și în dreapta 1-2 (1 CO și 1 Cl2), atunci când presiunea este mărită, echilibrul se îndreaptă spre reacția inversă.
b). Pe măsură ce temperatura este scăzută, echilibrul se îndreaptă spre reacția exotermă, cu o creștere a temperaturii, către reacția endotermică. În exemplul nostru, o reacție endotermică directă (# 8710; H ° hp> 0) și reacția inversă este exotermă, prin urmare, atunci când temperatura este redusă, echilibrul se deplasează spre reacția inversă. c). Cu o creștere a concentrației substanțelor inițiale și o scădere a concentrației produselor din reacție, echilibrul se îndreaptă spre produsele de reacție. Cu o scădere a concentrației de clor (produsul reacției), echilibrul se deplasează spre o reacție directă, adică către formarea de produse de reacție.