Înainte de calcularea compoziției amestecului de echilibru poate determina direcția unei reacții chimice în funcție de temperatură, presiune și compoziția amestecului de alimentare de principiul Le Chatelier. Acest principiu poate fi formulată în următoarele moduri: „în cazul în care un sistem în echilibru stabil, influență externă se schimbă în orice condiții, sistemul va intensifica direcția procesului, în timpul căreia slăbește efectul produs de impact, iar poziția de echilibru este deplasat în aceeași direcție “.
Cu constanta de echilibru cunoscută și compoziția inițială a amestecului de reacție (pi și C0i), putem calcula compoziția sa de echilibru și; randamentul xi și gradul de echilibru al transformării X *. De asemenea, puteți găsi dependența acestora de condițiile procesului.
Dacă volumul amestecului de reacție nu se schimbă în timpul reacției în fază gazoasă, este pur și simplu necesar să se înlocuiască presiunile parțiale prin gradul de echilibru al transformării sub forma
EXEMPLUL 1.5. Pentru o reacție în fază gazoasă
Găsiți gradul de echilibru al conversiei și compoziția amestecului de reacție dacă Kp = 15 și reacția are loc la o presiune totală de 0,12 MPa.
SOLUȚIE. În echilibru, avem
Ecuația quadratică rezultată este rezolvată într-un mod cunoscut
Atunci când se utilizează un exces de unul dintre reactivi, raportul lor molar
EXEMPLUL 1.6. Se calculează compoziția amestecului de reacție de echilibru din exemplul precedent dacă reactivul B este luat cu un exces molar dublu.
SOLUȚIE. Să luăm în considerare raportul molar al reactivului B
Astfel, se observă că pentru reacțiile la volum constant, în timp ce nu se schimbă numărul de moli de conversie nu depinde de presiunea inițială, și un exces de un reactant procesul se deplasează spre dreapta, în conformitate cu regula Le Chatelier lui.
Dacă volumul amestecului de reacție se modifică în timpul reacțiilor în fază gazoasă, atunci calculul se modifică și într-o oarecare măsură. Ea se realizează prin intermediul coeficientului de schimbare a volumului e, exprimându-l prin el (vezi paginile 61 și 62).
În termodinamică, deseori se utilizează balanțe parțiale molare compilate pe mol de componentă cheie.
Atunci când amestecul de reacție este diluat cu componente inerte în balanța parțială molară,
se efectuează la presiunea totală p și raportul molar dintre benzen și hidrogen în amestecul inițial b. Se calculează gradul de echilibru al conversiei benzenului. dacă Kp = 13800 MPa -3. b = 3 și b = 10; p = 0,1 și p = 2 MPa.
SOLUȚIE. Formează un echilibru parțial molar și determină presiunea parțială de echilibru a reactivului A
Constanta de echilibru este exprimata de ecuatie
Ecuația poate fi redusă la o singură ecuație cu una necunoscută
Această ecuație de gradul patru poate fi rezolvată prin metode aproximative. Dintre toate cele patru rădăcini, doar una satisface condiția. Se deduce toate soluțiile reale din tabel.
După cum se poate vedea, direcția reacției se supune regulii lui Le Chatelier.
Pentru orice reacție în fază lichidă, volumul amestecului de reacție este de obicei constant, ceea ce face posibilă înlocuirea presiunilor parțiale cu concentrații de volum sau fracții molare.
EXEMPLUL 1.8. Pentru o reacție în fază lichidă
găsiți compoziția amestecului de echilibru, dacă KC = 4 cu un exces de benzen (B) de patru ori.
SOLUȚIE. Concentrația inițială de dietilbenzen (A) CA0. și cea de echilibru. Apoi, concentrațiile de echilibru ale componentelor rămase ale reacției vor fi
Expresia pentru constanta de echilibru
Necunoscut CA0 concentrația inițială găsită din condiția ca suma volumelor de dietilbenzen și benzen este de 1 m 3 presupunând că densitățile reactanți sunt aceiași și egală cu 870 kg / m 3 și masele molare sunt, respectiv, 0,135 și 0,078 kg / mol:
Apoi, din expresia pentru constantă de echilibru obținem
de unde mol / m 3;
La calcularea gradului de echilibru de conversie a reacțiilor complexe (paralele sau seriale), numărul de constante de echilibru ale ecuații este egal cu numărul de reacție simplu, deci trebuie să rezolvăm un sistem de ecuații neliniare cele mai multe metode de matematică computațională.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: