Определите направление процесса и парциальные давления компонентов

[Danivel]

Константа химического равновесия К_р реакции

С₂H6=C₂H₄ + H₂

при 1500 К равна 33,4. Определите направление процесса и парциальные давления компонентов системы в конце процесса, если в начале реакции их значения следующие (МПа) : P(C2H6)=0,50,P(C2H2)=0,25,P(H2)=0,50
Пожалуйста, объясните как решать, и дайте формулы для решения.???

 

[M_GM]

Выражение для константы равновесия через парц. давления ты сам должен знать
и формулу для нее писать в лёгкую. Вот с этого и начни.

А потом подставляй в эту формулу исходные давления и считай, что получится,

сравнивай результат с константой.  Он больше или меньше?

Процесс будет идти в том направлении,
чтобы этот результат приближался к константе за счет протекания реакции,

а значит изменения текущих концентраций

Их расчёт - это уже следующий этап решения.

 

[Danivel]

17 часов назад, M_GM сказал:

Выражение для константы равновесия через парц. давления ты сам должен знать
и формулу для нее писать в лёгкую. Вот с этого и начни.

А потом подставляй в эту формулу исходные давления и считай, что получится,

сравнивай результат с константой.  Он больше или меньше?

Процесс будет идти в том направлении,
чтобы этот результат приближался к константе за счет протекания реакции,

а значит изменения текущих концентраций

Их расчёт - это уже следующий этап решения.

 

Спасибо огромное. 
К=(P_(C2H4)+P_(H2))/P_(C2H6)=(0,25+0,5)/0,5=1,5
Кр>К
Реакция идет в направлении увеличения концентрации.
Что дольше? Заранее спасибо. 

[M_GM]

1 час назад, Danivel сказал:

Спасибо огромное. 
К=(P_(C2H4)+P_(H2))/P_(C2H6)=(0,25+0,5)/0,5=1,5

Неверно!

К_усл=(P_(C2H4)*P_(H2))/P_(C2H6)=...

"Реакция идет в направлении увеличения концентрации." Концентраций каких веществ?

(P_(C2H4)*P_(H2))/P_(C2H6)  - Числитель или знаменатель этой дроби должен увеличиться, чтобы ее значение приблизилось к значению К=33,4??

Концентрации (а значит и давления) каких веществ должна увеличиться? Исходных или продуктов реакции?

[Danivel]

39 минут назад, M_GM сказал:

Неверно!

К_усл=(P_(C2H4)*P_(H2))/P_(C2H6)=...

"Реакция идет в направлении увеличения концентрации." Концентраций каких веществ?

(P_(C2H4)*P_(H2))/P_(C2H6)  - Числитель или знаменатель этой дроби должен увеличиться, чтобы ее значение приблизилось к значению К=33,4??

Концентрации (а значит и давления) каких веществ должна увеличиться? Исходных или продуктов реакции?

"Концентрации (а значит и давления) каких веществ должна увеличиться? Исходных или продуктов реакции?"
Продуктов реакции.  Если их увеличить до 16.7, то 16.7/0.5=33.4

[M_GM]

50 минут назад, Danivel сказал:

"Концентрации (а значит и давления) каких веществ должна увеличиться?

"Продуктов реакции" - это верно, а значит вы ответили на первый вопрос задачи "Определите направление процесса" - реакция идет в сторону образования продуктов реакции.

 

"Если их увеличить до 16.7, то 16.7/0.5=33.4" - а это так просто не делается. Ведь если концентрация продуктов возрастает, то из чего они получаются? Значит концентрация и давление исходного вещества тоже изменится и никаких 0,5 там не будет.

Придется вести расчеты по уравнению реакции. 

О-о-о!  Только сейчас я заметил, что уравнение реакции у тебя не соответствует данным!

Что дано: "P(C2H2)=0,25" А в уравнении какой продукт: "=C2H4 + ..."

Может есть смысл заглянуть в условие и проверить, где написано правильно???

 

 

Изменено 1 Ноября, 2020 в 17:05 пользователем M_GM

[Danivel]

42 минуты назад, M_GM сказал:

"Продуктов реакции" - это верно, а значит вы ответили на первый вопрос задачи "Определите направление процесса" - реакция идет в сторону образования продуктов реакции.

 

"Если их увеличить до 16.7, то 16.7/0.5=33.4" - а это так просто не делается. Ведь если концентрация продуктов возрастает, то из чего они получаются? Значит концентрация и давление исходного вещества тоже изменится и никаких 0,5 там не будет.

Придется вести расчеты по уравнению реакции. 

О-о-о!  Только сейчас я заметил, что уравнение реакции у тебя не соответствует данным!

Что дано: "P(C2H2)=0,25" А в уравнении какой продукт: "=C2H4 + ..."

Может есть смысл заглянуть в условие и проверить, где написано правильно???

 

 

"Что дано: "P(C2H2)=0,25" А в уравнении какой продукт: "=C2H4 + ..."" 

Забыл написать (исправить) это опечатка в сборнике, при переносе не исправил. 
Спасибо, что объясняете.
Так как вести расчеты по уравнению реакции?

[M_GM]

1 час назад, Danivel сказал:

"Что дано: "P(C2H2)=0,25" А в уравнении какой продукт: "=C2H4 + ..."" 

Забыл написать (исправить) это опечатка в сборнике, при переносе не исправил. 
Спасибо, что объясняете.
Так как вести расчеты по уравнению реакции?

Если ты не знаешь, где опечатка, будем считать, что в уравнении всё правильно, а в условии надо считать, что "P(C2H4)=0,25"

Это сделает решение чуть проще. 

Чтобы вести расчёты далее, надо от давлений переходить к концентрациям, от Кр переходить к Кс.

Соответствующие формулы известны: С = p/RT  и Kc = Kp/(RT)^Δn, где R - универсальная газовая постоянная,  Т - температура по шкале Кельвина, Δn - изменение числа молей в ходе реакции, для нашего случая Δn=1.

Вот тебе задача: Первое: для исходного состояния рассчитать по суммарному давлению суммарную концентрацию всех веществ в системе С_сум. Давление лучше брать в кПа, тогда концентрация будет в моль/л.
И второе - рассчитать значение Кс для этой реакции.

Изменено 1 Ноября, 2020 в 18:32 пользователем M_GM

[Danivel]

28 минут назад, M_GM сказал:

Если ты не знаешь, где опечатка, будем считать, что в уравнении всё правильно, а в условии надо считать, что "P(C2H4)=0,25"

Это сделает решение чуть проще. 

Чтобы вести расчёты далее, надо от давлений переходить к концентрациям, от Кр переходить к Кс.

Соответствующие формулы известны: С = p/RT  и Kc = Kp/(RT)^Δn, где R - универсальная газовая постоянная,  Т - температура по шкале Кельвина, Δn - изменение числа молей в ходе реакции, для нашего случая Δn=1.

Вот тебе задача: Первое: для исходного состояния рассчитать по суммарному давлению суммарную концентрацию всех веществ в системе С_сум. Давление лучше брать в кПа, тогда концентрация будет в моль/л.
И второе - рассчитать значение Кс для этой реакции.

P_(C2H4)=250 000 кПа   P_(H2)(C2H6)=500 000 кПа
С_(C2H4)=250 000/(8.314*1500)=40.1 моль/л
С_(H2)(C2H6)=500 000/(8.314*1500)=20.05 моль/л
С_сум=40.1+40.1+20.05=100.25 моль/л
Кс=33.4/(8.314*1500)=0.0026 моль/л

[M_GM]

1 час назад, Danivel сказал:

P_(C2H4)=250 000 кПа   P_(H2)(C2H6)=500 000 кПа
С_(C2H4)=250 000/(8.314*1500)=40.1 моль/л
С_(H2)(C2H6)=500 000/(8.314*1500)=20.05 моль/л
С_сум=40.1+40.1+20.05=100.25 моль/л
Кс=33.4/(8.314*1500)=0.0026 моль/л

Неправильный перевод давления 1 МПа (10⁶ Па) = 1000 кПа (10³ Па). Да они еще и перепутаны.

 

Поэтому все концентрации будут в 1000 раз меньше, соответственно 0,04 моль/л и 0,02 моль/л

!!! С константой думаю тоже промашка. Видимо она была посчитана в МПа,

переходя к кПа ее нужно наоборот умножить на 1000, в итоге: Кс = 2,6

 

Теперь можно рассчитывать по уравнению реакции - это одна строчка:

Предположим, что к моменту равновесия прореагирует х моль C2H6 в каждом литре системы.

Тогда по уравнению реакции в каждом литре системы образуется х моль C2H4 и х моль H2;

В результате равновесные концентрации веществ в системе будут равны: 
С_(C2H6)=(0,04-х) моль/л; С_(C2H4)=(0,02+х) моль/л; С_(H2)=(0,04+х) моль/л

 

Подставляем эти концентрации в выражение для Кс:

Кс = (0,02+х)*(0,04+х)/(0,04-х) = 2,6

 

Получаем уравнение с одним неизвестным,
из которого любой знаток школьной математики немного попыхтев найдет х

Изменено 1 Ноября, 2020 в 20:47 пользователем M_GM