Дано: N2(г) + 3H2(г) =2NH3(г)
Найти:
а) изменение энтальпии прямой реакции ∆Н;
б) изменение энергии Гиббса ∆G;
в) математическое выражение скорости прямой Vпр и обратной реакции Vобр, константа равновесия Кр;
г) условия, для смещения равновесие процесса вправо;
Решение:
а) ∆Н прямой реакции = ∆Н (NH3) * 2 - ∆Н (N2) - ∆Н (Н2) * 3 = -46,19 * 2 - 0 - 0 * 3 = -92,38 кДж.
Так как ∆Н < 0, то реакция экзотермическая.
б) ∆G = ∆G (NH3) * 2 - ∆G (N2) - ∆G (Н2) * 3= -16,61 * 2 - 0 - 0 * 3 = -33,22 кДж.
Так как ∆G < 0, то реакция будет осуществления при стандартных условиях.
в) если aA + bB = cC + dD,
то Vпр = kпр * (A)^a * (B)^b,
и Vобр = kобр * (C)^c * (D)^d.
Поэтому
Vпр = kпр * (Н2)^3 * (N2)
Vобр = kобр * (NH3)^2
Константа равновесия Кр имеет место быть, когда Vпр = Vобр, поэтому
Кр = (NH3)^2 / [(H2)^3 *(N2)].
г) В соответствии с принципом Ле Шателье, если понизить температуру системы в состоянии равновесия, равновесие сместится в сторону той реакции, в результате протекания которой температура будет повышаться, т.е. в сторону экзотермической реакции (см. п.а)). Поэтому нужно понизить температуру.
В соответствии с принципом Ле Шателье повышение концентрации реагентов должно приводить к смещению равновесия в сторону той реакции, в результате которой реагенты расходуются, т.е. в сторону прямой реакции, значит нужно повысить концентрацию N2 и Н2.
Если справа и слева количество газообразных веществ отличается, то повышение давления будет приводить к смещению равновесия в сторону той реакции, при протекании которой объем газов уменьшается. Слева 1+3 = 4, с справа только 2, поэтому нужно увеличить давление.