Занятие 8. Задача 1. Рассчитать равновесную концентрацию и выход продуктов реакции

Задача 1. Рассчитать равновесную концентрацию и выход продуктов реакции

2СО + 2Н2 = СН4 + СО2. (Р = 101,3 кПа; Т = 800, К, с учетом, что СºР)

Решение. Для расчета используем следующую схему

2СО + 2Н₂ = СН₄ + СО₂

Концентрация до реакции (моль) 2 2 0 0

Равновесная концентрация 2(1− х); 2(1− х); х; х

Суммарная концентрация 2 – 2 х + 2 – 2 х + х + х = 4 – 2 х

Мольные доли газов определим из формулы Дальтона , (где − количество моль i -го газа; Р = 1 атм.). ; .

Составим уравнение расчета х, для чего используем закон действующих масс:

Для расчета воспользуемся уравнением [(6) Практ. занятие 10], подставив в него Т = 800 К. Расчет показал, что значение = 41,8946

Упростим уравнение (1): . В программе Excel рассчитаем х. Расчет показал, что х = 0,849031%. Подставим найденное значение х в формулы расчета мольных долей участников реакции = 0,13117 = 13,117 %. = 0,36883 = 36,883 %. Сумма мольных долей участников реакции: 0,13117 + 0,13117 + 0,36883 + 0,36883 = 1=100 %. Таким образом, при температуре 800 К равновесие смещается вправо. (Здесь рассчитаны мольные доли участников реакции вблизи равновесной температуры). Из расчета видно, что реакция осуществляется приблизительно на 74 % (36,9+36,9 =73,8%). Очевидно, что для более полного осуществления реакции ее температуру необходимо понизить (в соответствии с принципом Ле-Шателье).

Решение подобных задач и их анализ поможет студентам более глубоко изучить соответствующие разделы данной дисциплины.

1. При изучении данной темы следует обратиться к учебникам: [1] и [2], раздел «Химическая термодинамика».

2. Решить задачи: [16] 1.

3. Выполнить лабораторную работу по калориметрическому определению средней теплоемкости индивидуального вещества.

4. Подготовить отчет по лабораторной работе. Для этого следует использовать методические указания по химической термодинамике [12] (работа 6, см. теоретическое введение к работе)