Для обратимой реакции С2Н4(г) + Н2О(г) С2H5ОН(г) + Q определите, в какую сторону сместится равновесие реакции, если: a) увеличить давление; 6) увеличить температуру; в) увеличить концентрацию С2Н4. Рассчитайте константу равновесия данной реакции, если начальная концентрация этилена равна 2 моль/л, начальная концентрация паров воды равна 2 моль/ л, а к моменту наступления равновесия прореагировало 70% С2Н4.
Для определения изменения равновесия реакции, необходимо рассмотреть влияние каждого из факторов на равновесие.
a) Увеличение давления:
При увеличении давления система будет стремиться сместиться в сторону уменьшения молекулярного объема. В данной реакции образуются меньше молекул газа, поскольку в одной из продуктов реакции находится жидкость этиловый спирт. Следовательно, равновесие сместится в сторону образования меньшего количества газообразных веществ, то есть вправо (в сторону образования продуктов).
b) Увеличение температуры:
При увеличении температуры система будет стремиться к реакции, в результате которой поглощается тепло. В данной реакции формирование этилового спирта - это экзотермический процесс, то есть при его образовании выделяется тепло. Следовательно, равновесие будет смещаться в сторону потребления тепла, то есть вправо (в сторону образования продуктов).
в) Увеличение концентрации С2H4:
В данной реакции этилен (С2H4) является реагентом. Увеличение его концентрации означает, что количество реагента увеличилось, и система будет стремиться использовать лишний этилен, чтобы достичь нового равновесия. Следовательно, равновесие будет смещаться в сторону уменьшения концентрации С2H4, то есть влево (в сторону реагентов).
Для расчета константы равновесия (K) воспользуемся формулой:
K = (концентрация продуктов) / (концентрация реагентов)
В данном случае, начальная концентрация этилена (С2H4) равна 2 моль/л, начальная концентрация паров воды (H2O) равна 2 моль/л, а к моменту наступления равновесия прореагировало 70% С2H4 (осталось 30% С2H4).
Таким образом, концентрации в конечном состоянии можно выразить следующим образом:
C(C2H4) = (2 моль/л) * 0.3 = 0.6 моль/л (осталось)
C(H2O) = (2 моль/л) - (2 моль/л) * 0.7 = 0.6 моль/л (осталось)
C(C2H5OH) = (2 моль/л) * 0.7 = 1.4 моль/л (образовался)
Теперь можем рассчитать значение константы равновесия:
K = (1.4 моль/л) / ((0.6 моль/л) * (0.6 моль/л))
K = 3.89 (безразмерная величина)
Таким образом, константа равновесия данной реакции составляет 3.89.
a) Увеличение давления:
При увеличении давления система будет стремиться сместиться в сторону уменьшения молекулярного объема. В данной реакции образуются меньше молекул газа, поскольку в одной из продуктов реакции находится жидкость этиловый спирт. Следовательно, равновесие сместится в сторону образования меньшего количества газообразных веществ, то есть вправо (в сторону образования продуктов).
b) Увеличение температуры:
При увеличении температуры система будет стремиться к реакции, в результате которой поглощается тепло. В данной реакции формирование этилового спирта - это экзотермический процесс, то есть при его образовании выделяется тепло. Следовательно, равновесие будет смещаться в сторону потребления тепла, то есть вправо (в сторону образования продуктов).
в) Увеличение концентрации С2H4:
В данной реакции этилен (С2H4) является реагентом. Увеличение его концентрации означает, что количество реагента увеличилось, и система будет стремиться использовать лишний этилен, чтобы достичь нового равновесия. Следовательно, равновесие будет смещаться в сторону уменьшения концентрации С2H4, то есть влево (в сторону реагентов).
Расчет константы равновесия:
Сначала запишем уравнение реакции:
C2H4(г) + H2O(г) <-> C2H5OH(г) + Q
Для расчета константы равновесия (K) воспользуемся формулой:
K = (концентрация продуктов) / (концентрация реагентов)
В данном случае, начальная концентрация этилена (С2H4) равна 2 моль/л, начальная концентрация паров воды (H2O) равна 2 моль/л, а к моменту наступления равновесия прореагировало 70% С2H4 (осталось 30% С2H4).
Таким образом, концентрации в конечном состоянии можно выразить следующим образом:
C(C2H4) = (2 моль/л) * 0.3 = 0.6 моль/л (осталось)
C(H2O) = (2 моль/л) - (2 моль/л) * 0.7 = 0.6 моль/л (осталось)
C(C2H5OH) = (2 моль/л) * 0.7 = 1.4 моль/л (образовался)
Теперь можем рассчитать значение константы равновесия:
K = (1.4 моль/л) / ((0.6 моль/л) * (0.6 моль/л))
K = 3.89 (безразмерная величина)
Таким образом, константа равновесия данной реакции составляет 3.89.