Условия химического равновесия. Закон действующих масс. Константы равновесия
Процесс химического взаимодействия между исходными веществами и продуктами их реакции. Критерии достижения и количественные характеристики химического равновесия в идеальных системах. Математическое выражение закона действия масс для идеальных газов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 23,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Условия химического равновесия. Закон действующих масс. Константы равновесия
Химическое равновесие. При обратимых химических реакциях наряду с химическим взаимодействием между исходными веществами (прямая реакция) протекает химическое взаимодействие между продуктами реакции (обратная реакция), в результате которого снова образуются исходные вещества. По мере протекания процесса скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной реакции увеличивается. Когда обе скорости сравняются, наступает состояние химического равновесия - число молекул веществ, составляющих систему, перестает изменяться и остается постоянным во времени при неизменных внешних условиях. Химическим равновесием называется такое состояние обратимой химической реакции, при котором с течением времени не происходит изменения концентраций реагирующих веществ в реакционной смеси.
Критериями достижения равновесия могут служить:
- достижение равновесного состояния при подходе к нему с двух сторон, т.е. при использовании в одном случае в качестве исходных - вещества, записанные в левой части химического уравнения, а в другом - в правой;
- достижение равновесного состояния при различных исходных соотношениях концентраций реагирующих веществ.
Химическое равновесие является динамичным и подвижным - с изменением внешних условий равновесие сдвигается в сторону исходных веществ (влево) или в сторону продуктов реакции (вправо). Равновесие возвращается к исходному состоянию, если внешние условия достигают первоначальных значений. Бесконечно малое изменение внешних условий влечет за собой также бесконечно малое изменение состояния равновесия. Следовательно, химические реакции могут протекать как термодинамически равновесные процессы и к ним можно применять общие условия термодинамического равновесия.
Количественные характеристики химического равновесия в идеальных системах
Константа химического равновесия - характеристика химического равновесия, отражающая взаимосвязь между равновесными концентрациями (или парциальными давлениями) веществ, участвующих в химической реакции:
химический равновесие реакция газ
aA + bB = cC + dD
Константа равновесия может быть выражена через равновесные концентрации Сi , равновесные мольные доли компонентов Хi,, равновесные парциальные давления компонентов Рi (если реакция протекает в газовой фазе):
; ; (71)
Полученные уравнения представляют собой математическое выражение закона действия масс.
Для идеальных газов
Pi = CiRT и Pi = XiP,
где P - общее давление, поэтому KP, KC и KX связаны следующим соотношением:
(72)
где .
, когда реакция идет без изменения числа молей веществ в газовой фазе.
Следует помнить, что вид выражения для константы равновесия и ее числовое значение зависят от того, в каком направлении и для каких количеств веществ написано стехиометрическое уравнение реакции. Например, для реакции:
3H2 + N2 = 2 NH3 ;
3/2 Н2 + Ѕ N2 = NH3 ; .
Пример 14. Константа равновесия реакции N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г) равна при 400o C. Какое общее давление необходимо приложить к эквимолярной смеси N2 и H2, чтобы 10% N2 превратилось в NH3? Газы считать идеальными.
Решение. Давление газовой смеси (общее давление в реакционной смеси) входит в уравнение (80), показывающее взаимосвязь между константой равновесия реакции, выраженной через парциальные давления компонент и через мольные доли компонент. Поскольку по условию задачи известна величина константы равновесия , то решение можно получить, определив величину при условии, что к моменту равновесия 10% азота превратилось в аммиак. По условию задачи исходная смесь азота с водородом была эквимолярной. Примем, что количества их составляли по 1 моль. Пусть к моменту установления равновесия прореагировало а моль азота. Тогда в реакцию с ним вступило 3а моль водорода. При этом образовалось 2а моль аммиака.
N2(г) H2(г) NH3(г)
Исходное количество, моль 1 1 0
Равновесное количество 1-а 1-3а 2а всего (2-2а)
Равновесная мольная доля
а=0,1 (10%)
; = =0,42
; = -2 ;
Р= 51 атм.
Общее давление составляет 51 атм.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение реакции связей, вызываемых заданными нагрузками. Решение задачи путем составления уравнения равновесия рамы и расчета действующих сил. Сущность закона движения груза на заданном участке, составление уравнения траектории и его решение.
задача [136,1 K], добавлен 04.06.2009Понятие и история создания статики, вклад Архимеда в ее развитие. Определение первого условия равновесия тела по второму закону Ньютона. Сущность правила моментов сил, вычисление центра тяжести. Виды равновесия: устойчивое, неустойчивое, безразличное.
презентация [842,9 K], добавлен 28.03.2013Уравнение равновесия для стержней, направление сил, действующих на точку равновесия, в противоположную сторону. Построение графиков перемещения, ускорения точки, движущейся прямолинейно. Запись уравнения скорости на каждом участке представленного графика.
контрольная работа [5,2 M], добавлен 08.11.2010Экстремальные свойства термодинамических потенциалов. Условия равновесия и устойчивости пространственно однородной системы. Общие условия равновесия фаз в термодинамических системах. Фазовые переходы.
лекция [153,2 K], добавлен 25.07.2007Термодинамика - учение об энергии и фундаментальная общеинженерная наука. Термодинамическая система и параметры ее состояния: внутренняя энергия, энтальпия. Закон сохранения энергии. Смеси идеальных газов. Задачи по тематике для самостоятельного решения.
дипломная работа [59,9 K], добавлен 25.01.2009Описание адиабатически изолированной системы. Изменения энтропия азота в изохорном процессе. Фазовые равновесия и фазовые переходы. Элементы технической термодинамики, понятие об идеальных и неидеальных растворах. Расчет КПД двигателя Стирлинга.
контрольная работа [263,2 K], добавлен 24.05.2015Расчет фазового равновесия системы жидкость–пар бинарных и многокомпонентных смесей. Определение параметров их теплофизических свойств. Термодинамические основы фазового равновесия растворов. Теория массопередачи при разделении смеси методом ректификации.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 01.03.2015Основы динамики вращений: движение центра масс твердого тела, свойства моментов импульса и силы, условия равновесия. Изучение момента инерции тел, суть теоремы Штейнера. Расчет кинетической энергии вращающегося тела. Устройство и принцип работы гироскопа.
презентация [3,4 M], добавлен 23.10.2013Состав механической системы, схема соединения балок шарнирами. Составление расчётной схемы и уравнений равновесия в плоской статике. Условия выполнения равновесия сил. Распределение интенсивности нагрузки. Зависимость момента и сил реакций от угла.
контрольная работа [214,5 K], добавлен 24.11.2012Соотношения неопределенностей. Волна де Бройля, ее свойства. Связь кинетической энергии с импульсом релятивистской частицы. Изучение закона Ньютона и Максвелла. Теория Бора. Действие магнитной силы Лоренца. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов.
презентация [255,3 K], добавлен 27.11.2014Построение эпюры внутренних сил на основании данных о реакции заделок и действующих нагрузках. Скачки напряжения из-за резкого изменения площади в местах изменения поперечного сечения. Направление реакции левой и правой заделки, уравнение равновесия.
задача [78,5 K], добавлен 19.12.2009Механическое движение. Ускорение при движении по окружности. Основы динамики. Силы упругости. Закон Гука, трение. Гравитационное взаимодействие. Условие равновесия тел. Закон сохранения импульса, энергии в механике. Архимедова сила для жидкостей и газов.
реферат [160,9 K], добавлен 15.02.2016Изменение внутренней энергии тела при переходе из одного состояния в другое. Энтальпия перегретого пара. Расчет средней молекулярной массы, плотности, удельного объема и изобарной удельной массовой теплоемкости смеси. Выражение закона действующих масс.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 23.09.2011Область горения частицы топлива в топке котельного агрегата при заданной температуре. Расчет времени выгорания частиц топлива. Условия выгорания коксовой частицы в конечной части прямоточного факела. Расчет константы равновесия реакции, метод Владимирова.
курсовая работа [759,2 K], добавлен 26.12.2012Примеры взаимодействия тел с помощью опытов. Первый закон Ньютона, инерциальные системы отсчета. Понятие силы и физического поля. Масса материальной точки, импульс и центр масс системы. Второй и третий законы Ньютона, их применение. Движение центра масс.
реферат [171,4 K], добавлен 10.12.2010Модифицированная формула Бете-Вайцзеккера. Термодинамическое описание крайне вырожденных идеальных ферми-газов. Нейтронизация холодного сверхплотного вещества. Пикноядерные реакции синтеза в холодном веществе. Пикноядерные реакции обмена ядер нейтронами.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.07.2011Исследование напряжённого состояние в точке. Изучение главного касательного напряжения. Классификация напряжённых состояний. Определение напряжений по площадкам параллельным направлению одного из напряжений. Дифференциальные уравнения равновесия.
курсовая работа [450,2 K], добавлен 23.04.2009Разработка водоподготовительной установки, подбор водно-химического режима и расчет системы технического водоснабжения ТЭЦ мощностью 360 МВт. Показатели исходной воды, стадии ее обработки. Схема ВПУ, выбор оборудования; способы очистки конденсатов.
курсовая работа [414,9 K], добавлен 23.12.2013Общий принцип действия масс-анализаторов, характеристика их видов. Разрешающая способность анализатора и основные факторы ее определяющие. Магнитные поля установки. Описание масс-анализатора по легким, средним и тяжелым ионам. Понятие уширения пиков.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 03.07.2014Основы гидравлики, сущность и содержание гидростатики, ее законы и принципы. Характер и направления действия сил, действующих на жидкость. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера. Основное уравнение гидростатики и его практические приложения.
презентация [159,6 K], добавлен 28.09.2013
