Условие задачи
Химическое равновесие
1. Приведите выражение для стандартной (термодинамической) константы равновесия К0 и эмпирических констант равновесия Кр и Кс для реакции А при некоторой температуре Т. Все вещества, участвующие в химической реакции А, находятся в идеальном газообразном состоянии.
Уравнение химической реакции А в общем виде:
vAA +vBB + vCC + vEE + vDD
СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
2. Выразите константу равновесия Кр через равновесное количество молей продукта реакции С (вещество, стоящее в химическом уравнении первым с правой стороны от знака равенства), равное ²х², при температуре Т и общем давлении в системе р:
а) исходные вещества взяты в стехиометрических количествах,
б) начальные количества исходных реагирующих веществ: 2 моль А и ½ моль В.
Все вещества, участвующие в химической реакции А, находятся в идеальном газообразном состоянии.
3. Проанализируйте каким образом влияет на равновесный выход продукта реакции С увеличение общего давления в системе?
4. Как скажется на равновесном выходе продукта реакции С разбавление реакционной смеси инертным газом, т.е. газом, не участвующим в химическом взаимодействии, при постоянных р и Т?
5. Запишите выражение для константы равновесия реакции А в случае, когда реагенты – реальные газы (Кf).
6. Запишите уравнение, связывающее стандартное химическое сродство DrG0T со стандартной константой равновесия. Рассчитайте стандартную константу равновесия Ko реакции А (реагенты – идеальные газы) при T=298 K на основании значения DG0298, рассчитанной в задании 2 (п. 18).
7. Приведите уравнение изотермы Вант-Гоффа для химической реакции А. Определите (DrG0298) (химическое сродство, кДж) для реакции А (все реагенты – идеальные газы), если в начальный момент реакции парциальные давления реагирующих веществ A, B, C, D и E соответственно составляют рВ, рС, рD, рE и рF (табл. 4). Сделайте вывод о направлении протекания реакции А при заданных начальных условиях.
Таблица 4
8. Приведите уравнение изотермы Вант-Гоффа для случая достижения состояния равновесия.
9. Рассчитайте 
реакции А при T = 298 R в Дж/К и сделайте вывод о влиянии температуры на энергию Гиббса реакции.
10. Напишите уравнение зависимости константы равновесия химической реакции K0 от температуры в дифференциальном виде и проведите его анализ.
11. Зависимость константы равновесия реакции А от температуры выражается уравнением: lgKo = a/T + blgT+cT+d/T2 + I. Коэффициенты a, b, c, d и I приведены в табл. 5. Запишите уравнения lgK0 = f(T) и lnK0 = f(T) для Вашей реакции, подставив в них численные значения указанных коэффициентов.
Таблица 5
12. Используя аналитическую зависимость lnK0 = f(T) найдите производную dlnK0/dT и рассчитайте величину истинного теплового эффекта реакции А при температуре Т (табл. 5).
13. Рассчитайте стандартную константу равновесия К0 химической реакции А при температуре 298 K и 5–6 температурах в диапазоне от Т-100 до Т+100.
14. На основании рассчитанных значений константы равновесия (п. 13) постройте график зависимости lnK0 = f(1/T).
15. По графику lnK0 = f(1/T), который в небольшом температурном интервале представляет собой прямую линию, определите производную 
, равную тангенсу угла наклона прямой, и рассчитайте средний тепловой эффект реакции А.
16. На основании значений К0·1010, рассчитанных в п. 13, постройте график зависимости K0 = f(T) в диапазоне температур от Т-100 до Т+100.
17. Используя графическую зависимость K0 = f(T), определите значение истинного теплового эффекта реакции А при температуре T, предварительно определив производную dK0/dT как тангенс угла наклона касательной к кривой зависимости константы равновесия K0 от температуры.
Ответ
1.Выражение для стандартной (термодинамической) константы равновесия К0:
- относительные парциальные давления компонентов;
i стехиометрические коэффициенты вещества.
Эмпирических констант равновесия...
