Задача №20

Оцените влияние температуры и давления на константу равновесия реакции, приведенной в табл. 2. Тепловой эффект реакции взять из решения задачи №2.

Решение:

Решение задачи рассмотрим на примере реакции синтеза аммиака .

а) Для оценки влияния температуры воспользуемся уравнением изобары Вант–Гоффа (61).

Анализ уравнения изобары Вант-Гоффа показывает, что характер зависимости константы равновесия от температуры определяется знаком теплового эффекта . Возможны 3 случая:

1) > 0 – для эндотермических реакций, т.е. реакций, протекающих с поглощением теплоты. Отсюда , зависимость константы равновесия от температуры будет возрастающей, т.е. с ростом температуры константа равновесия будет увеличиваться.

2) < 0 – для экзотермических реакций, т.е. реакций, протекающих с выделением теплоты. Отсюда , зависимость константы равновесия от температуры будет убывающей, т.е. с ростом температуры константа равновесия будет уменьшаться.

3) Если » 0, то , следовательно, константа равновесия от температуры не зависит.

Для рассматриваемой реакции = –91,88 кДж, т.е. реакция является экзотермической, следовательно, выполняется условие (2). Поэтому с ростом температуры константа равновесия будет уменьшаться. Это согласуется с величинами констант равновесия при температурах Т = 298 К и Т = 800 К (см. решение задачи № 18).

б) Для оценки влияния давления воспользуемся уравнением Планка:

, (64),

где – изменение числа молей газообразных веществ в ходе реакции. Проанализируем уравнение Планка:

1) Если реакция идет с увеличением числа молей газообразных веществ, , то , т.е. с ростом давления константа равновесия уменьшается.

[1] Для органических веществ уравнение зависимости теплоемкости от температуры С_р = а + bT + cT², для неорганических С_р = а + bT + c^//T².