химический каталог




Общая и неорганическая химия. Часть 3

Автор Ю.М.Коренев, В.П.Овчаренко

ствии катализатора. Катализатор не влияет на смещение положения равновесия, так как увеличивает скорости как прямой, так и обратной реакций. Он сокращает время достижения равновесия.

При условиях, используемых на практике: давление jt? = 30Mna, температура /~500°С, катализатор — восстановленное железо, активированное оксидами К20, А12Оз, СаО, — равновесная концентрация аммиака в газовой смеси составляет ~ 30 %.

Увеличение общего давления привело к смещению положения равновесия, но при этом никак не повлияло на константу равновесия, которая при этом осталась неизменной. Изменилась лишь степень превращения веществ. Проиллюстрируем связь между этими величинами на примере реакции диссоциации галогенов:

Г2,Г^2ГГ

Пусть начальное количество Г2 равно п молекул, а степень

превращения т|, тогда равновесное количество молекул галогена

будет равна

п(1-Т|), а количество образовавшихся атомов — 2х[п. Общее число частиц в равновесном состоянии составит т?(1+Г|). Мольная доля

1-Г1

молекул галогена (Г2) будет равна , а атомов галогена (Г) —

1 + Г|

2г|

. Из закона Дальтона следует, что общее давление газовой смеси

1 + Г|

равно сумме парциальных давлений газов, составляющих эту смесь. Зная общее давление газовой смеси и мольную долю каждого компонента, можно рассчитать парциальные давления газов, составляющих смесь:

1-г,

и

Рг-РобЩ—Подставив полученные значения парциальных давлений в выражение для константы равновесия, получим:

„ _ Рг _ 4л2(1+л)-^общ. _ 4г[2 Рг2 (1 + Л)2-(1-Л)^общ. 1-Л2

Поскольку константа равновесия при постоянной температуре — величина постоянная, изменение общего давления будет приводить к изменению степени превращения. Для рассматриваемого случая это означает, что увеличение общего давления приведет к уменьшению степени диссоциации галогенов. Аналогичный вывод можно сделать, применив к данной системе принцип Ле Шателье.

Используя такой подход, можно получить аналогичную зависимость Кс от общего объема:

а-л2)-кобщ.

Выражения [55] и [56] справедливы только для случая диссоциации гомоядерных двухатомных молекул. Для диссоциации гетероядерных молекул, например, НО:

2 НС1Г о Н2,г + С12,

зависимости Кр от общего давления и Кс от общего объема выглядят так:

Кр = J /'общ.

1-л2

и

Иными словами, для каждой равновесной системы существует своё выражение, связывающее константу равновесия и общее давление.

§ 1.4.7. Направление протекания реакций

Рассмотрим возможность самопроизвольного протекания химической реакции в зависимости от знака энтальпийного и энтропийного членов в выражении изменения свободной энергии. Если изменение свободной энергии меньше нуля, то реакция протекает самопроизвольно. Если AG = 0, начальные и конечные состояния могут существовать в равновесии. Если же изменение свободной энергии больше нуля, самопроизвольно протекает обратная реакция. А так как, согласно уравнению [32], изменение свободной энергии выражается через изменения энтальпии и энтропии (в предположении, что они не зависят от температуры), то их знаки будут определять знак AG. В ниже рассмотренных примерах принимается, что парциальные давления всех газообразных участников реакций равны по одной атмосфере, т. е. AGe =AG°. В

этом случае можно использовать в расчётах стандартные изменения энтальпии и энтропии. Возможны четыре случая.

Первый: когда изменение энтальпии отрицательно, а изменение энтропии положительно, то изменение свободной энергии всегда отрицательно. Такие реакции самопроизвольно протекают в прямом направлении. Примером может служить реакция горения черного пороха, которая протекает по следующему суммарному уравнению:

2 KN03 + 3C + S=N2 + 3C02 + K2S

Таблица 2

Энтальпии образования и энтропии участников реакции.

Вещество А/Я298 ' кДж/моль S 298 , Дж/(моль • К)

KNOB -492,17 132,93

Страфит 0 5,74

S 0 31,88

N2 0 191,5

со2 -393,51 213,6

K2S -387,3 113,0

Для этой реакции:

Дг#298 =A/^298,N2 + 3 4/"^298,С02 +^/^298,K2S~ -2 Ау"#298>КЖ)з -3 Д/#298>с _/V-^298,S =

=0 + 3 • (-393,51) + (-387,3)-2-(-Ч92,71)-0-0=-582,41кДж,

а

ZV> °298,N2 2^C02 °298,K2S ZO298,KN03 ->°298,С °298,S

=191,5+3 • 213,6 + 113-2-132,93-3 • 5,74-31,88 = 630,34Дж/К Следовательно,

Ar G%8=- 582,41 - 298 • 630,34 • 10"3 = - 770,25 кДж < 0, и реакция протекает самопроизвольно.

Второй: когда изменение энтальпии положительно, а изменение энтропии отрицательно. Эти реакции в прямом направлении самопроизвольно не идут, самопроизвольно протекает обратная реакция. В качестве примера приведем реакцию термического разложения хлористого водорода на простые вещества:

2 НС1Г — Н^г CI2 г

Изменение энтальпии этой реакции равно двум энергиям разрыва связей Н—С1 и составляет 92,3 х 2 = 184,6 кДж. Изменение энтропии равно:

Ar = -$298,Н2 + ^298,С12 _ ^Ш,ПС\ = 130,6 + 223 - 2 • 186,7 = 19,8 Дж/К

A, G?98 = 184,6 - 298 х (- 19,8) х 10"3 = 190,5 кДж > 0

Третий: когда как изменение энтальпии, так и энтропии отрицательны. В этом случа

страница 10
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия. Часть 3" (164Kb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
wizardfrost.ru
скамейка цельнометаллическая
дождеприемники дорожные
аккумулятор для светильник светодиодный аварийный leel8007

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.04.2017)