Лекция по теме«Химическое равновесие». Равновесные концентрации это


Лекция по теме«Химическое равновесие»

Учебные вопросы

  1. Состояние равновесия

  2. Константа равновесия

  3. Расчет равновесных концентраций

  4. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье

  1. Состояние равновесия

Реакции, протекающие при одних и тех же условиях одновременно в противоположных направлениях, называются обратимыми.

Рассмотрим обратимую реакцию, которая протекает в закрытой системе

A + B  C + D

Скорость прямой реакции описывается уравнением:

пр = k пр [A] [B],

где пр– скорость прямой реакции;

k пр– константа скорости прямой реакции.

С течением времени концентрации реагентов А и В уменьшаются, скорость реакции падает (рис.1, кривая пр).

Реакция между А и В приводит к образованию веществ C и D, молекулы которых при столкновениях могут вновь дать вещества А и В.

Скорость обратной реакции описывается уравнением:

обр = k обр [С] [D],

где обр – скорость обратной реакции;

k обр – константа скорости обратной реакции.

По мере того как концентрации веществ C и D возрастают, скорость обратной реакции растет (рис.1, кривая обр).

Рис.1. Изменение скоростей прямой и обратной реакций во времени

Через некоторое время скорости прямой и обратной реакций становятся равными:

пр = обр

Такое состояние системы называется состоянием равновесия.

В состоянии равновесия концентрации всех его участников перестают меняться во времени. Такие концентрации называются равновесными.

Химическое равновесие – это динамическое равновесие. Неизменность концентраций веществ, присутствующих в закрытой системе, есть следствие непрерывно идущих химических процессов. Скорости прямой и обратной реакции не равны нулю, а нулю равна наблюдаемая скорость процесса.

Равенство скоростей прямой и обратной реакций – это кинетическое условие химического равновесия.

2. Константа равновесия

При равенстве скоростей прямой и обратной реакции

пр = обр

справедливо равенство

k пр[A] [B] = k обр[С] [D],

где [A], [B], [С], [D] – равновесные концентрации веществ.

Поскольку константы скоростей не зависят от концентраций, равенство можно записать иначе:

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций ( kпр/kобр) называют константой химического равновесия:

Истинное химическое равновесие может устанавливаться только в том случае, если равновесны все элементарные стадии механизма реакции. Сколь бы сложны ни были механизмы прямой и обратной реакций, но в состоянии равновесия они должны обеспечить стехиометрический переход исходных веществ в продукты реакции и обратно. Это значит, что алгебраическая сумма всех стадий процесса равна стехиометрическому уравнению реакции, т.е. стехиометрические коэффициенты представляют собой сумму молекулярностей всех стадий механизма.

Для сложной реакции

aA + bB  cC + dD

Кс =

Для одной и той же температуры отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, к произведению равновесных концентраций исходных веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, представляет постоянную величину.

Это вторая формулировка закона действующих масс.

В выражение константы равновесия гетерогенной реакции входят только концентрации веществ, находящихся в жидкой или газообразной фазе, так как концентрации твердых веществ остаются, как правило, постоянными.

Например, выражение для константы равновесия следующей реакции

СО2 (г) + С(тв)  2СО(г)

записывается так:

Кс = .

Уравнение константы равновесия показывает, что в условиях равновесия концентрации всех веществ, участвующих в реакции, связаны между собой. Численное значение константы равновесия определяет, каким должно быть соотношение концентраций всех реагирующих веществ при равновесии.

Изменение концентрации любого из этих веществ влечет за собой изменения концентраций всех остальных веществ. В итоге устанавливаются новые концентрации, но соотношение между ними вновь отвечает константе равновесия.

Величина константы равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры.

Константа равновесия, выраженная через молярные концентрации реагирующих веществ (Кс) и константа равновесия, выраженная через равновесные парциальные давления (Кр) (см. «Основы химической термодинамики»), связаны между собой соотношениями:

Кр = Кс RT , Kc = Кр / (RT) ,

где  - изменение числа газообразных молей в реакции.

Стандартное изменение энергии Гиббса равно

GТ = - RT ln Kp,

а также

GТ =  H – T  S.

После приравнивания правых частей уравнений:

- RT ln Kp =  H – T  S

или

ln K р = -  H / (RT) +  S/R .

Уравнение не только устанавливает вид зависимости константы от температуры, но и показывает, что константа определяется природой реагирующих веществ.

Константа равновесия не зависит от концентраций (как и константа скорости реакции), механизма реакции, энергии активации, от присутствия катализаторов. Смена механизма, например, при введении катализатора, не влияет на численное значение константы равновесия, но, конечно, меняет скорость достижения равновесного состояния.

studfiles.net

3. Расчет равновесных концентраций

Зная величины констант равновесия и используя стехиометрические соотношения реакции (закон сохранения массы), рассчитывают равновесный состав продуктов по следующей схеме.

  1. Пишут уравнение реакции.

2. Пишут под формулами уравнения начальные концентрации исходных веществ (в моль/л). Если начальные концентрации продуктов реакции не оговариваются в условии задачи, они обычно принимаются равными нулю.

3. Принимают, что в ходе реакции до состояния равновесия прореагировало x моль/л какого-либо вещества. Обычно за x принимают изменение концентрации того реагента, стехиометрический коэффициент при котором в уравнении реакции наименьший, чтобы избежать дробных коэффициентов при неизвестном x. Например, прореагировало x моль/л вещества А.

4. По уравнению реакции определяют изменение концентраций других веществ.

5. Определяют равновесные концентрации веществ. При протекании реакции в прямом направлении до состояния равновесия происходит уменьшение концентраций исходных веществ и увеличение концентраций продуктов реакции.

А + b В  c С + D

начальное

состояние А0 В0 С0 0

число молей

по уравнению 1 b c 1

изменение

концентраций x b x c x x

равновесное

состояние А0 - x В0 – bx С0 + c x x

6. Пишут выражение закона действующих масс. Подставляют в него найденные значения равновесных концентраций.

,

7. Решают уравнение. При этом учитывают, что отрицательный корень не имеет физического смысла, и убыль концентрации исходного вещества не может быть больше величины самой концентрации (начальная концентрация исходного вещества не может быть меньше его остаточной равновесной концентрации).

  1. Находят равновесные концентрации.

А = А0- x; B = B0 - b x;

C = С0 + cx; D = x.

4. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье

Истинное химическое равновесие является динамическим и подвижным: изменение внешних условий (температуры, давления, концентраций реагирующих веществ) ведет к смещению равновесия в сторону прямой или обратной реакции.

Характер влияния внешних факторов на равновесные системы выражает принцип Ле Шателье.

Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие, то смещение равновесия происходит в сторону той реакции (прямой или обратной), которая ослабляет эффект внешнего воздействия.

4.1. Изменение концентраций

Равновесное состояние в системе

h3 (г) + I2 (г)  2 HI (г)

характеризуется (для одной и той же температуры) константой равновесия:

.

Если, например, в систему добавить водород, т.е. увеличить его концентрацию, то скорость прямой реакции увеличится (в соответствии с законом действующих масс):

пр = kпр [h3] [I2], пр обр,

равновесие сместится вправо. Концентрация йодоводорода будет увеличиваться, а концентрация водорода и йода будет уменьшаться. Процесс будет протекать до тех пор, пока не установится новое равновесие. Новые равновесные концентрации всех компонентов будут другими, но соотношение между ними, определяемое константой равновесия, останется постоянным.

Если в систему ввести дополнительное количество йодоводорода, то скорость обратной реакции увеличится:

обр= kобр [HI] 2 , обр пр,

равновесие сместится влево.

В соответствии с принципом Ле Шателье:

- при увеличении концентрации какого-либо из веществ, участвующих в равновесии, равновесие смещается в сторону расхода этого вещества;

- при уменьшении концентрации какого-либо из веществ равновесие смещается в сторону образования этого вещества.

Удаление из системы продуктов (или продукта) реакции ведет к смещению равновесия в сторону прямой реакции, а уменьшение концентрации исходных (или исходного) веществ, приводит к сдвигу равновесия в направлении обратной реакции.

studfiles.net

Как вычислить равновесную концентрацию

В ходе химической реакции устанавливается равновесие, когда скорость прямой реакции (в ходе которой исходные вещества превращаются в продукты) становится равной скорости обратной реакции (когда продукты превращаются в исходные вещества). Концентрации всех этих веществ тогда называются равновесными.

Инструкция

  • В первую очередь вспомните, что такое константа равновесия. Это – величина, характеризующая отношение концентраций (или парциальных давлений) продуктов реакции к концентрациям исходных веществ. Например, если реакция протекает по схеме: А + В = С + D, то Кр = [C][D]/[A][B].
  • Если же схема протекания реакции такая: 2А + В = 2С, то Кр вычисляется по такой формуле:[C]^2/[B][A]^2. То есть индексы превращаются в показатель степени, в которую нужно возвести концентрацию того или иного компонента.
  • Рассмотрите пример. Предположим, протекает та самая первая реакция: А + B = C + D. Требуется определить равновесные концентрации всех компонентов, если известно, что начальные концентрации исходных веществ А и В были равны 2 моль/литр, а константа равновесия может быть принята за 1.
  • Снова запишите формулу константы равновесия для этого конкретного случая: Кр = [C][D]/[A][B]. Учитывая, что Кр = 1, получите: [C][D] = [A][B].
  • Начальные концентрации веществ А и В вам известны (заданы по условиям задачи). Начальные концентрации продуктов реакции С и D были равны 0, а потом увеличились до неких равновесных значений. Обозначьте равновесную концентрацию вещества С за х, тогда равновесная концентрация вещества А (из которого образовалось С) будет равна (2-х).
  • Поскольку схема реакции свидетельствует, что из 1 моля вещества А образуется 1 моль вещества С, а из 1 моля вещества В – 1 моль вещества D, то, соответственно, равновесная концентрация D также будет = х, а равновесная концентрация В = (2-х).
  • Подставив эти величины в формулу, получите: (2-х) (2-х) = х^2. Решив это уравнение, получите: 4х = 4, то есть, х = 1.
  • Следовательно, равновесные концентрации продуктов реакции C и D равны 1 моль/литр. Но поскольку равновесные концентрации исходных веществ А и В вычисляются по формуле (2-х), то и они также будут равны 1 моль/литр. Задача решена.

completerepair.ru

равновесная концентрация - это... Что такое равновесная концентрация?

 равновесная концентрация

 

равновесная концентрация — [А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

  • энергетика в целом

EN

  • equilibrium concentration
  • steady-state concentration

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

  • равновесная ионизация
  • равновесная концентрация носителей заряда полупроводника

Смотреть что такое "равновесная концентрация" в других словарях:

  • равновесная концентрация — носителей заряда; равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • равновесная концентрация — pusiausvirasis tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium density vok. Gleichgewichtsdichte, f rus. равновесная концентрация, f pranc. densité d’équilibre, f …   Fizikos terminų žodynas

  • равновесная концентрация носителей заряда полупроводника — равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия. [ГОСТ 22622 77] Тематики материалы полупроводниковые Синонимы равновесная концентрация …   Справочник технического переводчика

  • равновесная концентрация носителей заряда — равновесная концентрация носителей заряда; равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Равновесная концентрация носителей заряда полупроводника — 26. Равновесная концентрация носителей заряда полупроводника Равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия Источник: ГОСТ 22622 77: Материалы полупроводниковые. Термины… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Равновесная концентрация вещества в крови — Стационарная концентрация вещества в крови (Css) концентрация препарата, которая установится в плазме (сыворотке) крови при поступлении препарата в организм с постоянной скоростью. Иногда в качестве синонима используется выражение равновесная… …   Википедия

  • равновесная концентрация носителей заряда — pusiausvirasis krūvininkų tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium carrier density; equilibrium density of carriers vok. Gleichgewichtsdichte der Ladungsträger, f; Gleichgewichtsladungsträgerdichte, f rus. равновесная… …   Fizikos terminų žodynas

  • эквивалентная равновесная концентрация — эквивалентная равновесная объемная активность Концентрация активности радона или торона, находящегося в радиоактивном равновесии с короткоживущими дочерними продуктами его распада, которые имеют ту же концентрацию скрытой энергии альфа излучения …   Справочник технического переводчика

  • РАВНОВЕСНАЯ ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА — количество растворенной в воде СО2, которому соответствует равновесная концентрация гидрокарбонатных ионов и ионов кальция. При нарушении равновесной двуокиси углерода может наступить расстройство водной биоты. Экологический энциклопедический… …   Экологический словарь

  • равновесная плотность носителей заряда — pusiausvirasis krūvininkų tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium carrier density; equilibrium density of carriers vok. Gleichgewichtsdichte der Ladungsträger, f; Gleichgewichtsladungsträgerdichte, f rus. равновесная… …   Fizikos terminų žodynas

technical_translator_dictionary.academic.ru

Равновесные концентрации

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

а) Равновесная концентрация первого исходного вещества равна 0,1 моль/л, продукта реакции – 0,5 моль/л, константа равновесия процесса, К= 2,0. Определите равновесную концентрацию второго исходного вещества в реакции:

01 – h3(г) + Br2(г) Û 2HBr(г) 03 – 2NO(г) + Cl2(г) Û 2NOCl(г) 05 – 2SO2(г) + O2(г) Û 2SO3(г) 02 – PCl3(г) + Cl2(г) Û PCl5(г) 04 – O2(г) + 2h3(г) Û 2h3O(г) 06 – N2(г) + O2(г) Û 2NO(г)

б) Равновесная концентрация второго исходного вещества равна 0,1 моль/л, продукта реакции – 0,4 моль/л, константа равновесия процесса, К = 2,0. Определите равновесную концентрацию первого исходного вещества в реакции:

07 – h3(г) + Br2(г) Û 2HBr(г) 09 – O2(г) + 2CO(г) Û 2CO2(г) 11 – C2h5(г) + h3(г) Û C6H6(г) 08 – 2NO(г) + Cl2(г) Û 2NOCl(г) 10 – CO(г) + Cl2(г) Û COCl2(г) 12 – A(г) + 2B(г) Û AB2(г)

в) Определите исходные концентрации реагирующих веществ, если при состоянии равновесия концентрация первого вещества равна 1,0 моль/л, второго – 0,2 моль/л, а продукта реакции – 3,0 моль/л:

13 – h3(г) + Br2(г) Û 2HBr(г) 15 – 2NO(г) + O2(г) Û 2NO2(г) 17 – O2(г) + 2SO2(г) Û 2SO3(г) 14 – CO(г) + Cl2(г) Û COCl2(г) 16 – N2(г) + 3h3(г) Û 2Nh4(г) 18 – 2h3(г) + O2(г) Û 2h3O(г)

г) Равновесная концентрация исходного вещества равна 0,06 моль/л, первого продукта реакции – 0,24 моль/л, а второго – 0,12 моль/л. Найдите константу равновесия процесса, К и исходную концентрацию вещества в левой части уравнения реакции:

19 – 2NO2(г) Û 2NO(г) + O2(г) 21 – 2SO3(г) Û 2SO2(г) + O2(г) 20 – 2NOCl(г) Û 2NO(г) + Cl2(г) 22 – 2AB(г) Û 2A(г) + B2(г)

д) Равновесная концентрация продукта реакции равна 0,4 моль/л, константа равновесия процесса, К = 0,8. Найдите равновесную и исходную концентрацию вещества в левой части уравнения реакции:

23 – N2O4(г) Û 2NO2(г) 24 – I2(г) Û 2I(г)

е) Концентрация исходного вещества равна 2,5 моль/л. Вычислите константу равновесия реакции, К, если равновесие установилось после того, как 20% вещества прореагировало:

25 – PCl5(г) Û PCl3(г) + Cl2(г) 27 – Br2(г) Û 2Br(г) 29 – 2Nh4(г) Û N2(г) + 3h3(г) 26 – 2SO3(г) Û 2SO2(г) + O2(г) 28 – 2NOF(г) Û 2NO(г) + F2(г) 30 – 2HI(г) Û h3(г) + I2(г)

 

Содержание

1. КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. 3

2. ПРОСТЕЙШИЕ ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ. 6

3. СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. 9

4. ТЕРМОДИНАМИческие И ТЕРмохимические расчеты. 12

5. ХИМИЧЕСКая кинетика.. 17

6. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ. Смещение химического равновесия. 20

 

 

Методические указания для лабораторных и практических занятий по теме «Растворы» дисциплины «Общая и неорганическая химия» для студентов I курса всех специальностей очной формы обучения. Часть 1.

 

 

Составители: Карнаухова Тамара Михайловна

Севастьянова Галина Константиновна

Гурьева Тамара Григорьевна

 

 

Подписано к печати Бум. ГОЗНАК

Заказ № Уч. – изд. л.

Формат 60х90 1/16 Усл. печ. л.

Отпечатано на RISO GR 3770 Тираж 35 экз. ----------------------------------------------------------------------------------------------

mykonspekts.ru

Равновесная концентрация - вещество - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Равновесная концентрация - вещество

Cтраница 1

Равновесные концентрации веществ, участвующих в реакции, определяются константой равновесия реакции, рассчитанной по стандартным потенциалам систем ( 1) и ( 2) Гсм.  [1]

Определим равновесные концентрации веществ.  [2]

Выразим равновесные концентрации веществ через исходн-ые.  [3]

Выразим равновесные концентрации веществ через исходные.  [4]

Определим равновесные концентрации веществ.  [5]

Выразим равновесные концентрации веществ через исходные.  [6]

Выразим равновесные концентрации веществ через исходные и уменьшение концентраций водорода и иода к моменту наступления равновесия.  [7]

Измерение равновесных концентраций веществ осложняется тем, что это определение не должно нарушать равновесия.  [8]

Этой равновесной концентрации вещества в газовой фазе соответствует определенное давление, называемое давлением насыщенного пара, или, иначе, упругостью пара. С повышением температуры скорости процессов как испарения, так и конденсации возрастают.  [9]

С - равновесная концентрация вещества в газовой фазе или растворе; В - постоянная величина, зависящая от строения адсорбируемых молекул.  [10]

С - равновесная концентрация веществ в растворе, мг / л; / Сип - опытные коэффициенты, зависящие от вида сорбента, характера и концентрации сорбируемых веществ сточных вод и температуры среды.  [11]

С - равновесная концентрация веществ в растворе, мг / л; Кип - опытные коэффициенты, зависящие от вида сорбента, характера и концентрации сорбируемых веществ сточных вод и температуры среды.  [12]

Сравн - равновесная концентрация вещества в растворе в г / мл.  [13]

С - равновесная концентрация вещества в газовой фазе или растворе; В - постоянная величина, зависящая от строения адсорбируемых молекул.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

равновесная концентрация - это... Что такое равновесная концентрация?

 равновесная концентрация equilibrium concentration

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • равновесная конфигурация
  • равновесная мера

Смотреть что такое "равновесная концентрация" в других словарях:

  • равновесная концентрация — носителей заряда; равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • равновесная концентрация — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN equilibrium concentrationsteady state concentration …   Справочник технического переводчика

  • равновесная концентрация — pusiausvirasis tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium density vok. Gleichgewichtsdichte, f rus. равновесная концентрация, f pranc. densité d’équilibre, f …   Fizikos terminų žodynas

  • равновесная концентрация носителей заряда полупроводника — равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия. [ГОСТ 22622 77] Тематики материалы полупроводниковые Синонимы равновесная концентрация …   Справочник технического переводчика

  • равновесная концентрация носителей заряда — равновесная концентрация носителей заряда; равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Равновесная концентрация носителей заряда полупроводника — 26. Равновесная концентрация носителей заряда полупроводника Равновесная концентрация Концентрация подвижных носителей заряда в полупроводнике в условиях термодинамического равновесия Источник: ГОСТ 22622 77: Материалы полупроводниковые. Термины… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Равновесная концентрация вещества в крови — Стационарная концентрация вещества в крови (Css) концентрация препарата, которая установится в плазме (сыворотке) крови при поступлении препарата в организм с постоянной скоростью. Иногда в качестве синонима используется выражение равновесная… …   Википедия

  • равновесная концентрация носителей заряда — pusiausvirasis krūvininkų tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium carrier density; equilibrium density of carriers vok. Gleichgewichtsdichte der Ladungsträger, f; Gleichgewichtsladungsträgerdichte, f rus. равновесная… …   Fizikos terminų žodynas

  • эквивалентная равновесная концентрация — эквивалентная равновесная объемная активность Концентрация активности радона или торона, находящегося в радиоактивном равновесии с короткоживущими дочерними продуктами его распада, которые имеют ту же концентрацию скрытой энергии альфа излучения …   Справочник технического переводчика

  • РАВНОВЕСНАЯ ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА — количество растворенной в воде СО2, которому соответствует равновесная концентрация гидрокарбонатных ионов и ионов кальция. При нарушении равновесной двуокиси углерода может наступить расстройство водной биоты. Экологический энциклопедический… …   Экологический словарь

  • равновесная плотность носителей заряда — pusiausvirasis krūvininkų tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium carrier density; equilibrium density of carriers vok. Gleichgewichtsdichte der Ladungsträger, f; Gleichgewichtsladungsträgerdichte, f rus. равновесная… …   Fizikos terminų žodynas

dic.academic.ru