Химическая термодинамика в курсе неорганической химии. Гончаров Е.Г - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

23
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 рав-
новесия в системе, когда
концентрации всех ве-
ществ перестанут изме-
няться во времени (τ
1
на
рис.14), константа равно-
весия К будет опреде-
ляться отношением рав-
новесных концентраций:
τ
1
9
3,00,9
1,4
K
3
2
≈
×
= .
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: ΔG=ΔG
0
+RT ln
K
′
.
Величина ΔG описывает неравновесное состояние системы и ее знак
определяет направление реального процесса (условие ΔG<0). При дости-
жении равновесия ΔG=0, отсюда ΔG
0
=-RT lnK (в состоянии равновесия
K
′
=K). Это соотношение связывает стандартную свободную энергию ΔG
0
с константой равновесия, что позволяет по табулированным (табличным)
значениям ΔG
0
определять величину константы равновесия, а, следова-
тельно, оценивать смещение равновесия в реакционной системе. Действи-
тельно, из выражения ΔG
0
=-RT lnK следует, что если ΔG
0
<0, то К>1 и рав-
новесие смещено в сторону продуктов реакции; если ΔG
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 
ции 3Н2+N2⇔2NH3 равны: С Н 2 =3 моль/л; С N 2 =1 моль/л; С NH3 =0,1
моль/л.
                                                       Тогда
            3                                                0,12
С, моль/л


                                                       K ′ = 3 = 3,7 × 10 −4 .




                             равновесие
                                                            3 ×1
                                                       После установления рав-
            2                                          новесия в системе, когда
                                                       концентрации всех ве-
                                          1,4 моль/л
                                                       ществ перестанут изме-
            1                                          няться во времени (τ1 на
                                          0,9 моль/л   рис.14), константа равно-
                                                       весия К будет опреде-
                                          0,3 моль/л   ляться отношением рав-
                                                       новесных концентраций:
            0
                                           время,                   1,4 2
                                 τ1                            K=            ≈ 9.
                                                                  0,93 × 0,3
                  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: ΔG=ΔG0+RT ln K ′ .
      Величина ΔG описывает неравновесное состояние системы и ее знак
определяет направление реального процесса (условие ΔG<0). При дости-
жении равновесия ΔG=0, отсюда ΔG0=-RT lnK (в состоянии равновесия
K ′ =K). Это соотношение связывает стандартную свободную энергию ΔG0
с константой равновесия, что позволяет по табулированным (табличным)
значениям ΔG0 определять величину константы равновесия, а, следова-
тельно, оценивать смещение равновесия в реакционной системе. Действи-
тельно, из выражения ΔG0=-RT lnK следует, что если ΔG0<0, то К>1 и рав-
новесие смещено в сторону продуктов реакции; если ΔG0>0, то К<1 и рав-
                                            23

Страницы