Задача №19

Определить направление реакции, приведенной в табл. 2, при температуре Т К (табл. 6) и общем давлении р Па, если число молей неравновесной смеси , (исходные вещества), , (продукты реакции) даны в табл. 17. Значение константы равновесия при температуре Т взять из задачи №17.

Таблица 17

Вариант					р ·10–6 , Па
	0,5	0,2	0,3	–	9,73
	0,5	0,1	0,5	0,1	9,74
	0,5	–	0,5	–	9,75
	0,25	0,25	0,25	0,25	9,73
	0,3	0,2	0,2	0,3	9,73
	0,25	0,35	0,15	0,25	9,73
	0,6	–	0,2	0,2	9,74
	0,25	0,4	0,25	0,1	9,77
	0,35	0,3	0,25	0,1	9,78
	0,1	0,6	0,15	0,15	9,73
	0,325	–	0,325	0,35	9,77
	0,4	–	0,3	0,3	9,77
	0,3	0,3	0,4	–	9,78
		0,15	0,7	–	9,79
	0,15	0,15	0,35	0,35	9,76
	0,25	0,25	0,25	0,25	9,76
	0,5	–	0,15	0,35	9,78
	0,35	0,5	0,15	–	9,79
	0,5	0,4	0,1	–	9,73
	0,3	0,2	0,2	0,3	9,73
	0,2	0,2	0,6	–	9,79
	0,55	–	0,15	0,3	9,74
	0,35	0,55	0,1	–	9,75
	0,4	–	0,4	0,2	9,73
	0,25	0,4	0,25	0,1	9,71
	0,8	0,15	0,15	-	9,77
	0,3	–	0,3	0,4	9,75
	0,1	0,6	0,15	0,15	9,78
	0,25	–	0,25	0,5	9,77
	0,15	0,15	0,35	0,35	9,76

Решение:

Решение задачи рассмотрим на примере реакции образования аммиака . Определим направление данной реакции при температуре Т = 800 К и общем давлении р = 9,73·10⁶ Па, если число молей компонентов реакции в исходной неравновесной смеси составило = 0,5; = 0,3; = 0,2. Значение константы равновесия (см. задачу № 17).

Установим знак величины . Воспользуемся уравнением изотермы Вант–Гоффа:

, (63),

где – величина, рассчитываемая по той же формуле, что и , но для неравновесных условий, как отношение неравновесных парциальных давлений компонентов реакции ()

.

.

При анализе уравнения изотермы Вант–Гоффа следует рассмотреть три случая:

1) Если > , то > 0, т.е. реакция идет в обратном направлении в сторону образования исходных веществ.

2) Если < , то < 0, т.е. реакция идет самопроизвольно в прямом направлении в сторону образования продуктов реакции.

3) Если = , то = 0, т.е. система находится в равновесии.

Рассчитаем величину через – константу, выраженную через мольные доли компонентов в неравновесной исходной смеси.

.

Для этого рассчитаем величины мольных долей компонентов неравновесной смеси с использованием формулы .

Общее число молей неравновесной смеси

.

Мольные доли компонентов в данном случае:

; ;

численно равны числу молей этих компонентов в системе.

.

Так как < , то выполняется условие (2), следовательно, реакция будет протекать самопроизвольно в прямом направлении. Подтвердим полученные данные расчетом :

Дж/моль.