Влияние давления на равновесие химической реакции

Для реакции (1) в идеальной газовой смеси можно написать:

Учитывая, что P_i = N_i ×P, получим:

Или

, (6)

где Dn - изменение числа молей при протекании реакции.

Константа равновесия К_р не зависит от давления, в отличие от нее К_N зависит от общего давления:

(7)

Возможны три случая:

- Dn > 0 (реакция идет с увеличением количества компонентов). При повышении давления К_N уменьшается, это означает сдвиг равновесия реакции справа налево.

- Dn < 0 (реакция идет с уменьшением количества вещества). При повышении давления К_N уменьшается, произойдет сдвиг равновесия слева направо.

- Dn = 0. Давление не влияет на равновесие.

X*

Рис. 1 . Влияние температуры и давления на равновесную степень пре-вращения х^* при протекании обратимых реакций:

1 - экзотермическая реакция, D_rH°< 0 ; 2 - эндотермическая реакция, D_rH°> 0 ; 3 - реакция с уменьшением объема, Dn < 0 ; 4 - реакция с увеличением объема, Dn > 0 ; 5 - Dn = 0.

Зависимости равновесной степени превращения х^* от давления для различных реакций приведены на рис.1,б.

Введение в равновесную смесь инертного газа при постоянном давлении приводит к уменьшению парциальных давлений реагентов и, таким образом, эффект разбавления подобен эффекту уменьшения общего давления в системе.

 

Влияние концентрации на равновесное давление химической реакции

Концентрация влияет в соответствии с законом действующих масс. Так, для реакции (1):

(8)

Поскольку K_c не зависит от концентрации, то введение в равновесную систему дополнительного количества какого-либо компонента сдвигает равновесие в направлении уменьшения его концентрации. Поэтому избыток одного или нескольких исходных веществ способствует увеличению степени превращения других веществ, смещая равновесие вправо. Дополнительное введение продуктов реакции вызывает смещение равновесия влево. Удаление продуктов реакции из смеси позволяет более глубоко проводить химическое превращение. Это обстоятельство широко используют в промышленности. Так, при окислении диоксида серы в производстве серной кислоты:

2SO₂ + O₂ <==> 2SO₃

Реакцию проводят с избытком кислорода, добиваясь более полного окисления SO₂, а между двумя последовательными стадиями окисления выводят из реакционной смеси SO₃ путем абсорбции, что позволяет еще более повысить степень окисления SO₂.

Таким образом, для смещения равновесия в сторону образования целевых продуктов необходимо увеличивать концентрацию одного из исходных компонентов или снижать концентрацию продуктов реакции.