Question

Определите, при какой температуре в системе устанавливается химическое равновесие. Напишите выражение константы равновесия. Укажите, используя уравнение изобары химической реакции, в каком направлении смещается равновесие при изменении температуры.
S(H2)=131 Дж/(моль*К)
S(CO2)=214 Дж/(моль*К)

Answer 1

2Н₂(г) + СО₂(г) ⇄ НСОН(ж) + Н₂О(ж)
    Равновесие устанавливается при  ΔG° = 0
ΔG = ΔH - TΔS   ⇒    ΔН = ТΔS  ⇒ Т = ΔН/ΔS
ΔН = ∑ΔН⁰кон - ∑ΔН⁰исх 
ΔS = ∑S⁰кон - ∑S⁰исх
   Стандартные энтальпии ΔН° и энтропии ΔS° найдем в таблице:
вещество  |  ΔН°₂₉₈, кДж/моль  |   S°₂₉₈, Дж/(моль*К°)
Н₂ (г)         |      0                         |   130,52
СО₂(г)       |    - 393,51                |   213,67
Н₂О(ж)      |    - 285,83                |     70,08
HCOH (г)   |   -  115,90                |   218,66
   Поскольку в правой части уравнения даны жидкие вещества, требуется пересчитать данные для  формальдегида (tисп. = -19°C = 254°К, ΔНисп.=23,3 кДж/моль)
ΔН⁰(НСОН(ж)) = ΔН⁰(г) + ΔНисп. = -115,9 -23,3 = - 139,2 (кДж/моль)
S⁰(HCOH(ж)) = S⁰(HCOH(г)) - ΔSисп. = 218,66-23,3*1000/254 = 218,66 - 91,73 = 126,95 (Дж/(моль*К°))
ΔН = - (139,2 + 285,83) - ( 2*0 -393,51) = -31,52 (кДж/моль)
ΔS = 126,95 + 70,08 - 2*130,52 - 213,67 = -277,68 (Дж/(моль*К))
Т = -31,52 * 1000/(-277,68) ≈ 114°К  (-159°С)
 
$\displaystyle Kp= \frac{[HCOH][ H_{2}O] }{ [ H_{2}] ^{2}[C O_{2} ] }$

Уравнение изобары:
(dlnKp/dT)p = ΔH/(RT²)
     Или в интегральной форме: ln(Kт₂/Кт₁) = ΔН(Т₂-Т₁)/(RТ₁Т₂)
ΔН < 0 , реакция экзотермическая.
    При повышении температуры реакция lnКр уменьшится ⇒ Kp ⇒ числитель в выражении константы уменьшится ⇒ реакция будет сдвинута влево, в сторону исходных веществ.
    При понижении температуры константа увеличивается, т.е реакция сдвинута вправо, в сторону продуктов реакции.