Задачи для контрольной работы. 55–60. Рассчитайте объем кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, и объем поглощенного углекислого газа

55–60. Рассчитайте объем кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, и объем поглощенного углекислого газа, если дан привес биомассы при фотосинтезе и предполагается (упрощенно), что привес биомассы обусловлен образованием глюкозы.

 

№ задачи	Привес биомассы на 1 га в день	%сухого вещества в биомассе

Химическое равновесие

Вопросы для самопроверки

1. Провидите вывод выражения для константы химического равновесия на основе закона действия масс. В качестве примера используйте гомогенный N₂+3H₂=2NH₃и гетерогенный процессы С+СО₂ = 2СО.

2. Каков физический смысл константы равновесия? Какие факторы влияют на величину константы равновесия?

3. Что такое обратимый процесс и необратимый процесс с термодинамической и кинетической точек зрения.

4. Что такое смещение равновесия?

5. Какие факторы влияют, и какие не влияют на положение равновесия?

6. Сформулируйте принцип Ле-Шателье.

7. Укажите, как смещается равновесие при увеличении (уменьшении) давления, температуры, концентрации исходных веществ для реакций:

CO₂+CaCO₃+H₂O(пар) Ca(HCO₃)₂+Q

CaCO₃ CO₂ + CaO – Q

Ca(OH)₂ +CO₂ CaCO₃ + H₂O(пар) + Q

CaO+ H₂O(пар) Ca(OH)₂ + Q

8. Как нужно изменить условия (давление, температуру, концентрацию веществ), чтобы увеличить выход аммиака в реакции 3H₂+N 2NH₃ + 98 кДж/моль?

9. Как связана константа равновесия процесса с изменением изобарно-изотермического потенциала реакции?

 

Решение типовых задач

1. Вычислить равновесные концентрации водорода и йода при температуре 600°К в реакции H₂ + J₂=2HJ, если их начальные концентрации составляют 0,03 моль/л, а равновесная концентрация йодистого водорода равна 0,04 моль/л. Найти константу равновесия и величину изобарно-изотермического потенциала реакции при этой температуре.

Решение. На образование двух молей HJ в соответствии с уравнением реакции H₂+J₂ =2HJ идет один моль Н₂ и один моль J₂, поэтому для образования 0,04 моля HJ требуется 0,02 моля Н₂ и 0,02 моля J₂, отсюда их равновесные концентрации составляют 0,03–0,02 = 0,01 моля.

Для расчета константы равновесия после написания выражения в общем виде подставим в это выражение численные данные:

К= =

 

Далее рассчитываем изменение изобарно-изотермического потенциала этого процесса, используя связь величины ΔG и К.

ΔG = – RT In K = – 2,303 RT lg К

ΔG= – 2,303 • 8,313 · 600 • Ig 16 = – 2,303 • 8_,313 – 600 ·1,204 =

= – 13830 Дж/моль = – 13,830 кДж/моль.

Итак, равновесные концентрации водорода и иода равны 0,01 моль/л, константа равновесия равна 16, величина изобарно-изотермического потенциала равна – 15,798 кДж/моль.

2. Найти константу равновесия при температуре 25 °С реакции:

С₂Н₂ (газ.) +2Н₂ (газ.) = С₂Н₆ (газ.),

если ΔН°= - 324,2 кДж/моль и ΔS°= - 10,22 Дж/к·моль.

Решение. Связь между константой равновесия в стандартных условиях и стандартным изобарно-изотермическим потенциалом реакции выражается уравнением ΔG°= – RTlnK.

ΔG°= - 2,3·8,3·293·lgK (1)

Стандартный изобарный потенциал связан со стандартными значениями энтальпии и энтропии реакции соотношением:

ΔG°=ΔH°–TΔS° (2)

Найдем величину изобарно-изотермического потенциала по уравнению (2) из данных задачи, переведя ΔН° в джоули.

ΔG⁰ = - 324200 – 298· (- 10,22) = - 327245 Дж/моль

Теперь, пользуясь найденным значением и уравнением (1), рассчитаем lg К в кДж/моль:

lgK= -

Используя таблицу антилогарифмов, находим значение К; К= 1,139.