Задача №16

Для реакции, приведенной в табл. 2, рассчитайте константы равновесия K_р, K_C и K_N при 298 К и общем давлении р Па (табл.15). Выразите константу равновесия K_р через состав равновесной смеси, если для проведения реакции исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении.

Таблица 15

Вариант	р ·10–6, Па	Вариант	р ·10–6, Па
	9,73		9,76
	9,74		9,78
	9,75		9,79
	9,73		9,73
	9,73		9,73
	9,73		9,79
	9,74		9,74
	9,77		9,75
	9,78		9,73
	9,73		9,71
	9,77		9,77
	9,77		9,75
	9,78		9,78
	9,79		9,77
	9,76		9,76

Решение:

Решение задачи рассмотрим на примере реакции . Рассчитаем константы равновесия K_N, K_C и K_р при Т = 298 К и общем давлении 9,73·10⁶Па, если для проведения реакции исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении (1 моль N₂ и 3 моль H₂).

Значение константы равновесия при температуре 298 К найдем из соотношения

.

Отсюда

.

= –32953,5 Дж (см. задачу №13).

.

Соотношения между K_C, K_р и K_N выведены в задаче 15:

,

где р – относительное давление, т.е. давление, отнесенное к стандартному: р = 9,73·10⁶ / 1,01325∙10⁵ = 96.

,

.

Для расчета состава равновесной смеси определим количество молей в состоянии равновесия.

Обозначим через х число молей NH₃ в момент равновесия. На основании стехиометрии реакции, если образовалось две молекулы NH₃, то израсходована одна молекула азота и три молекулы водорода. Таким образом, если образовалось х молей NH₃, то израсходовано молей N₂ и молей H₂. По условию задачи для проведения реакции взяты 1 моль N₂ и 3 моль H₂. Следовательно, к моменту равновесия в реакционной смеси осталось молей N₂ и молей H₂ .

Рассчитаем общее число молей компонентов реакции в момент равновесия

.

Определим мольную долю каждого компонента реакции при равновесии по формуле (41). Определим также равновесное парциальное давление компонентов на основании закона Дальтона (табл.16).

Таблица 16

Вещество	N2	H2	NH3
Число молей	В начале реакции	y	3y	–
В момент равновесия
Мольная доля компонента
Равновесное парциальное давление

Выражение для константы равновесия имеет вид: