Какая ошибка в моем решении задачи на равновесие? Не сходится с ответом

[Химический смех]

Константа равновесия реакции

CO(г) + 2H2(г) = CH3OH(г)

при 500 K равна KP = 6.09 10–3. Рассчитать общее давление, необходимое для получения метанола с 90% выходом, если CO и H2 взяты в соотношении 1: 2.

Мое решение: обозначила начальные давления 

                                СО(г) + 2H2(г) = CH3OH(г)

                                 1                2                 0

             Р(израсх)  х               2х              0,9х

       Р(равновесн) 1-х          2-2х           0,9х

Константа равновесия: 0,9*x = 6,09*10^-3*(1 - x)*(2 - 2*x)^2

х=0,025 атм, Робщ=2,95 атм, а в ответе 23,1 атм

[yatcheh]

5 часов назад, Химический смех сказал:

Константа равновесия реакции

CO(г) + 2H2(г) = CH3OH(г)

при 500 K равна KP = 6.09 10–3. Рассчитать общее давление, необходимое для получения метанола с 90% выходом, если CO и H2 взяты в соотношении 1: 2.

Мое решение: обозначила начальные давления 

                                СО(г) + 2H2(г) = CH3OH(г)

                                 1                2                 0

             Р(израсх)  х               2х              0,9х

       Р(равновесн) 1-х          2-2х           0,9х

Константа равновесия: 0,9*x = 6,09*10^-3*(1 - x)*(2 - 2*x)^2

х=0,025 атм, Робщ=2,95 атм, а в ответе 23,1 атм

 

Вы как-то лихо обошлись с начальными условиями, приравняв их к произвольным величинам (1 и 2), а ведь о начальном давлении нам ровным счётом ничего не известно, как и о равновесном. На самом деле тут можно обойтись без начальных условий.

 

Pmet - давление метанола

Рсо - давление СО

Ph2 - давление водорода

(равновесные значения при 90%-й конверсии СО в метанол)

 

K = Pmet/(Pco*Ph2^2)

Давление водорода всегда вдвое больше давления СО:

Ph2 = 2Pco

K = Pmet/(Pco*(2Pco)^2) = Pmet/(4*Pco^3)

При 90%-й конверсии СО в метанол их суммарное давление не изменится, в смеси будет 9 частей метанола, и 1 часть СО:

Pmet = 9*Pco

K = (9*Pco)/(4*Pco^3) = 9/(4*Pco^2)

4*Pco^2 = 9/K

Pco^2 = 9/4/K

Pco = sqrt(9/4/K) = 19.22 атм

Робщ = Pco + 2*Pco + 9*Pco = 231 атм

Проверим:

K = 172.98/(19.22*(2*Pco)^2) = 6.09E-3

По-крайней мере, в выкладках я не ошибсе.

 

Обращает на себя внимание, что 231 атм, это равно ответу - 23.1 атм, если признать, что в ответе - опечатка, лишняя запятая

[M_GM]

Тоже решал эту задачу и тоже получил 231 атм.

[Химический смех]

20 часов назад, yatcheh сказал:

Обращает на себя внимание, что 231 атм, это равно ответу - 23.1 атм, если признать, что в ответе - опечатка, лишняя запятая

 

20 часов назад, M_GM сказал:

Тоже решал эту задачу и тоже получил 231 атм.

Да, все верно) Извините, просто в ответе после "3" стоял пробел почему-то и мозг автоматически воспринял, что там запятая. На самом деле ее там нет.

[Химический смех]

22 часа назад, yatcheh сказал:

.

Скажите, пожалуйста, почему в этой задаче ответ энергия Гиббса=16700 Дж/моль? 

Я приняла равновесные давления NO и Cl2 2х и х соответственно. Считала все не в барах, а в Па. Нашла, что равновесные давления равны 24 000 и 12 000. Константа равновесия 1687,5 (это все через Па). Значит энергия Гиббса равна -30890,68 Дж/моль. Подставила их ответ, посчитала константу равновесия, она получилась 0,018. Неужели они универсальную газовую постоянную подставили через Па, а константу равновесия через бары? Или я что-то напутала в решении?

Условие: Равновесие в реакции

2NOCl(г) = 2NO(г) + Cl2(г)

устанавливается при 227oC и общем давлении 1.0 бар, когда парциальное давление NOCl равно 0.64 бар (изначально присутствовал только NOCl). Рассчитать  rGo для реакции. При каком общем давлении парциальное давление Cl2 будет равно 0.10 бар?

[Химический смех]

23 часа назад, yatcheh сказал:

.

Хотя если постоянную перевести в бары, константу равновесия через бары посчитать, то энергия Гиббса выходит 0,16969. Но почему через Па не получается?

[yatcheh]

4 часа назад, Химический смех сказал:

Хотя если постоянную перевести в бары, константу равновесия через бары посчитать, то энергия Гиббса выходит 0,16969. Но почему через Па не получается?

 

Вы забываете (это все забывают), что логарифм - величина безразмерная, а значит и выражение под логарифмом обязано быть безразмерным. Фактически константа равновесия выражается через активности компонентов, а активность - это отношение некоторой "действующей" величины, наблюдаемой, к стандартной. В ИЮПАК за стандартные условия для вещества принято давление 1 атм (1.01Е+5 Па). Поэтому, если вы в константу равновесия подставляете давление в атм, то вам ни о чём заботиться не надо, коэффициент нормировки равен единице, а вот для паскалей коэффициент нормировки уже не единица, вам придётся привести паскали к атм.

Изменено 6 Июня, 2020 в 19:37 пользователем yatcheh

[Химический смех]

Спасибо

Изменено 7 Июня, 2020 в 10:33 пользователем Химический смех

[Химический смех]

21 час назад, yatcheh сказал:

 

Вы забываете (это все забывают), что логарифм - величина безразмерная, а значит и выражение под логарифмом обязано быть безразмерным. Фактически константа равновесия выражается через активности компонентов, а активность - это отношение некоторой "действующей" величины, наблюдаемой, к стандартной. В ИЮПАК за стандартные условия для вещества принято давление 1 атм (1.01Е+5 Па). Поэтому, если вы в константу равновесия подставляете давление в атм, то вам ни о чём заботиться не надо, коэффициент нормировки равен единице, а вот для паскалей коэффициент нормировки уже не единица, вам придётся привести паскали к атм.

А вы не подскажете, как теперь решить вторую часть задачи с хлором? Я честно пыталась, но я не пойму дано равновесное давление хлора или начальное и что с ним делать

[yatcheh]

18 минут назад, Химический смех сказал:

А вы не подскажете, как теперь решить вторую часть задачи с хлором? Я честно пыталась, но я не пойму дано равновесное давление хлора или начальное и что с ним делать

 

Разумеется, речь идёт о равновесном давлении, иначе всякий смысл теряется. Из условий задачи мы можем получить значение константы равновесия для 227С. Это значение и надо использовать. Остаётся только посчитать, исходя из этой константы, общее давление при заданном давлении хлора.