В реактор постоянного объема помещаются различные газы, и в результате протекания обратимых химических реакций устанавливается химическое равновесие. Рассмотрим несколько примеров таких реакций:
- Реакция с водяным паром и угарным газом :
В реактор поместили водяной пар, угарный и углекислый газы. Реакция:
CO (г) + H2O (пар)⇌H2(г) + CO2(г)\text{CO (г) + H}_2\text{O (пар)}\rightleftharpoons \text{H}_2\text{(г) + CO}_2\text{(г)}CO (г) + H2O (пар)⇌H2(г) + CO2(г)
При установлении равновесия концентрация водяного пара изменилась с 3,3 до 1,1 моль/л. Исходная концентрация углекислого газа была 2,8 моль/л, а равновесная оказалась в 2 раза больше, чем исходная концентрация угарного газа
- Реакция с водородом и йодом :
В реактор поместили водород и пары йода, что привело к реакции:
H2(г) + I2(г)⇌2HI(г)\text{H}_2\text{(г) + I}_2\text{(г)}\rightleftharpoons 2\text{HI(г)}H2(г) + I2(г)⇌2HI(г)
Установилось равновесие с определенными концентрациями веществ, которые необходимо рассчитать
- Реакция с оксидом азота(I) :
В реактор поместили оксид азота(I) и водород:
N2O (г) + 4H2(г)⇌2NH3(г) + H2O (г)\text{N}_2\text{O (г) + 4H}_2\text{(г)}\rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(г) + H}_2\text{O (г)}N2O (г) + 4H2(г)⇌2NH3(г) + H2O (г)
Исходная концентрация водорода составляла 0,06 моль/л. При установлении равновесия были известны концентрации оксида азота(I) и аммиака
- Реакция с метаном и кислородом :
В реактор поместили метан и кислород:
2CH4(г) + O2(г)⇌2CO(г) + 4H2(г)2\text{CH}_4\text{(г) + O}_2\text{(г)}\rightleftharpoons 2\text{CO(г) + 4H}_2\text{(г)}2CH4(г) + O2(г)⇌2CO(г) + 4H2(г)
Исходная концентрация метана составляла 0,8 моль/л, а в результате реакции были определены равновесные концентрации других веществ
Эти примеры иллюстрируют, как в реакторах постоянного объема устанавливается химическое равновесие при различных условиях и составах реагентов.