Химическая термодинамика в курсе общей химии. Гончаров Е.Г. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

- 22 -
ции 3Н
2
+N
2
⇔2NH
3
равны:
2
Н
С = 3 моль/л;
2
N
С = 1 моль/л;
3
NH
С = 0,1
моль/л.
Тогда
4
3
2
107,3
13
0,1
K
−
×=
×
=
′
.
После установления равно-
весия в системе, когда кон-
центрации всех веществ пе-
рестанут изменяться во
времени (
τ
1
на рис.14), кон-
станта равновесия К будет
определяться отношением
равновесных концентраций:
9
3,00,9
1,4
K
3
2
≈
×
= .
τ
1
Рис. 14
Из сопоставления величин
K
′
и К мы делаем вывод о возможности
протекания прямой реакции (синтеза аммиака) до тех пор, пока
K
′
не ста-
нет равной К. При достижении равенства
K
′
=K скорости прямой и обрат-
ной реакции становятся равными и концентрации реагирующих веществ
перестают изменяться. Следовательно, если
K
′
<K, то вероятна прямая ре-
акция, если
K
′
>K - обратная, при
K
′
=K наступает равновесие.
Теперь вернемся к соотношению:
∆G=∆G
0
+RT ln
K
′
.
Величина
∆G описывает неравновесное состояние системы и ее знак
определяет направление реального процесса (условие
∆G<0). При дости-
жении равновесия
∆G=0, отсюда ∆G
0
=-RT lnK (в состоянии равновесия
K
′
=K). Это соотношение связывает стандартную свободную энергию ∆G
0
с константой равновесия, что позволяет по табулированным (табличным)
значениям
∆G
0
определять величину константы равновесия, а следова-
тельно, оценивать смещение равновесия в реакционной системе. Действи-
тельно, из выражения
∆G
0
=-RT lnK следует, что если ∆G
0
<0, то К>1 и рав-
новесие смещено в сторону продуктов реакции; если
∆G
0
>0, то К<1 и рав-
3
2
1
0
С, моль/л
равновесие
время
1,4 моль
/л
0,9 моль
/л
0,3 моль
/л 
                                          - 22 -

ции 3Н2+N2 ⇔2NH3 равны: С Н 2 = 3 моль/л; С N 2 = 1 моль/л; С NH3 = 0,1
моль/л.
                                                                0,12
            3                                       Тогда K′ = 3 = 3,7 × 10 −4 .
                                                                3 ×1
С, моль/л




                          равновесие
                                                    После установления равно-
                                                    весия в системе, когда кон-
            2                                       центрации всех веществ пе-
                                                    рестанут изменяться во
                                       1,4 моль/л
                                                    времени (τ1 на рис.14), кон-
            1                                       станта равновесия К будет
                                       0,9 моль/л   определяться отношением
                                                    равновесных концентраций:
                                       0,3 моль/л             1,4 2
                                                         K=            ≈ 9.
            0                                               0,93 × 0,3
                              τ1        время


                    Рис. 14

      Из сопоставления величин K ′ и К мы делаем вывод о возможности
протекания прямой реакции (синтеза аммиака) до тех пор, пока K ′ не ста-
нет равной К. При достижении равенства K ′ =K скорости прямой и обрат-
ной реакции становятся равными и концентрации реагирующих веществ
перестают изменяться. Следовательно, если K ′ K - обратная, при K ′ =K наступает равновесие.
      Теперь вернемся к соотношению: ∆G=∆G0+RT ln K ′ .
      Величина ∆G описывает неравновесное состояние системы и ее знак
определяет направление реального процесса (условие ∆G<0). При дости-
жении равновесия ∆G=0, отсюда ∆G0=-RT lnK (в состоянии равновесия
K ′ =K). Это соотношение связывает стандартную свободную энергию ∆G0
с константой равновесия, что позволяет по табулированным (табличным)
значениям ∆G0 определять величину константы равновесия, а следова-
тельно, оценивать смещение равновесия в реакционной системе. Действи-
тельно, из выражения ∆G0=-RT lnK следует, что если ∆G0<0, то К>1 и рав-
новесие смещено в сторону продуктов реакции; если ∆G0>0, то К<1 и рав-

Страницы