197

Przykład 7.1.9

W celu realizacji reakcji H₂

+ -CL

h₂o w pewnej stałej temperaturze

i pod ciśnieniem 0,1 MPa zmieszano 2,3 kmola wodoru z 5,1 kmola tlenu. W efekcie otrzymano 1,88 kmola pary wodnej. Pod jakim ciśnieniem należy prowadzić reakcję w tej temperaturze, by otrzymać 1,2 raza więcej kmoli H₂0? Reagenty traktować jako gazy doskonałe.

Rozwiązanie

W analizowanej reakcji łączne liczby moll reagujących ze sobą substratów i produktów nie są jednakowe. Dlatego lepiej jest operować tutaj ilościami moli, a nie udziałami molowymi. Dokonajmy bilansu liczby kmoli poszczególnych reagentów przed i po reakcji (tj. w stanie równowagi). Ponieważ 1 mol wodoru wiąże 0,5 mola tlenu, to w nadmiarze jest 0₂, a o przebiegu reakcji decyduje wodór. Oznaczając przez y liczbę kmoli wodom związanego w reakcji, bilans taki przedstawiono w poniższej tabeli.

Reagent	n[ — liczba kmoli przed reakcją	Liczba kmoli, które przereagowa- ły	nt — liczba kmoli w stanie równowagi '
h2	2,3	y	2,3-y
o2	5,1	0,5 y	5,1 -0,5 y
h2o	0	0	y = 1,88

Łączna liczba kmoli reagentów w stanie równowagi wynosi

ⁿ = ⁿi⁼ (²>³ - y)⁺ (⁵>i - °>⁵y)⁺ y =

i

= (2,3 - 1,88) + (5,1 - 0,5 • 1,88) + 1,88 = 6,46

ⁿi

zaś udziały molowe x. = — są równe odpowiednio n

2,3 - 1,88 6,46

= 0,065 ;    x₀₂ =

1,88

5,1 -0,5-1,88

6,46

0,644;

= 0,291

6,46

Ciśnieniowa stała równowagi przy ciśnieniu standardowym p_Q wynosi

Pup

^kp -

P^ 'Po,

0,5

T	1-]	^l 0-^5 _	/ \ Po
kPq)		0,5 ^xH/*o,	,P)

0,5

197