ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение равновесия реакции из "Практикум по физической химии изд3" Цель работы. Определение опытным путем константы равновесия реакции при различных температурах. [c.161] Условия протекания реакции и аналитическое выражение для константы равновесия. Реакция термической диссоциации азотноватого ангидрида протекает с изменением общего числа молекул. Это обстоятельство позволяет определить при различных температурах степень термической диссоциации и константу равновесия путем измерения давления и объема реакционной смеси. [c.161] Реакция распада азотноватого ангидрида на двуокись азота протекает с положительным тепловым эффектом. Поэтому при повышении температуры равновесие реакции будет смещаться в сторону образования двуокиси азота. [c.161] Величина константы равновесия, а следовательно, и степень термической диссоциации быстро возрастают с температурой. [c.161] Уже при 100 °С и 1 атм примерно 88% азотноватого ангидрида распадается на двуокись азота. [c.162] Так как двуокись азота при температурах выше 100 °С начинает диссоциировать на окись азота и кислород, то исследования равновесия реакции необходимо проводить при температурах не выше 100 °С. [c.162] Нижний предел температуры при лабораторных исследованиях целесообразно выбрать несколько выше температуры кипения азотноватого ангидрида (21,2 °С при р=1 атм). [c.162] Описание установки и порядок работы. В основу изучения равновесия реакции N204 5 2N02 положен статический метод. Схема установки показана на рис. 55. Вся установка, за исключением металлического крана 12, состоит из стекла. [c.162] Реакционный объем, т. е. значение V в уравнении (36), ела-гается из объемов колбы 1, трубки 2 до линии аб (см. ниже) и нижней части мембранного манометра. Пока к колбе 1 еще не припаяны мембранный манометр и соединительная трубка крана 8, определение величины реакционного объема производят общепринятым методом. [c.163] После определения значения V, когда вся аппаратура собрана (спаяна согласно схеме), приступают к калиброванию мембранного манометра, являющегося здесь нуль-инструментом. С этой целью реакционный сосуд помещают в термостат (на схеме не показан) так, чтобы весь шарик мембранного манометра был погружен в жидкость термостата. Затем открывают кран 9 и определяют так называемый нулевой уровень мембранного манометра, т. е. отсчитывают по шкале положение мениска дибутил-фталата в капилляре манометра при тех температурах, при которых будет исследоваться равновесие реакции. [c.163] После калибрования мембранного манометра термостат удаляют. В ампулу 3 помещают такую навеску азотноватого ангидрида, чтобы после его испарения в реакционном пространстве при начальной температуре опыта создалось давление паров порядка 0,4 атм. Перед взвешиванием азотноватый ангидрид целесообразно охладить до температуры, близкой к температуре его замерзания (—10 °С). [c.163] Ампулу с КзО помещают в трубку 2 сюда же осторожно опускают магнитный боек 4. Далее трубку 2 отпаивают по линии аб и откачивают воздух из всей системы при помощи масляного насоса. По достижении в системе остаточного давления не более 2—3 мм рт. ст. краны 8, 9 и 12 закрывают, отключают масляный насос и отпаивают (по линии аб) трубку, соединяющую кран 8 с реакционным сосудом. Под нижний конец трубки 2 подставляют сосуд с охладительной смесью (лед с поваренной солью) и через некоторый промежуток времени (10 мин) ампулу с разбивают при помощи бойка 4. [c.163] После того как ампула разбита, охладительную смесь удаляют и реакционную колбу 1 вместе с трубкой 2 и мембранным манометром опять помещают в термостат. Во избежание резкого изменения давления в системе температуру в термостате повышают постепенно. [c.164] Когда температура в термостате будет доведена до той величины, при которой должна быть определена константа равновесия, выжидают еще 10—15 мин и определяют давление в реакционном сосуде. Для этого уровень дибутилфталата в капилляре мембранного манометра приводят, впуская воздух через краны 9 и 12, к нулевому положению при данной температуре. Давление в момент компенсации отсчитывают по ртутному манометру 10 и вычитают из полученной величины остаточное давление воздуха разность этих давлений показывает величину общего давления смеси азотноватого ангидрида и двуокиси азота в реакционном сосуде при данной температуре. [c.164] Путем подстановки найденного значения р в уравнение (36) определяют степень диссоциации а, а затем по уравнению (35) вычисляют константу равновесия. [c.164] Определение константы равновесия реакции при другой температуре заключается в измерении только давления, так как объем реакционного пространства в данной установке практически остается неизменным. [c.164] В описанной установке реагенты соприкасаются только со стеклом, и все части реакционной системы находятся в одинаковых температурных условиях. Пользуясь установкой, можно с одной навеской азотноватого ангидрида производить опыты при разных температурах. [c.164] Киреев, Курс физической химии, Госхимиздат, 1955, стр. 230, 256, 265. 289, 304, 429, 461. [c.164] Вернуться к основной статье