Решение задачи: Расчет Kp при 1000 K (дегидробромирование)

Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться термодинамическим методом расчета константы равновесия. На изображении представлена реакция дегидробромирования 4-бром-2,2,5,5-тетраметилгексана с образованием соответствующего алкена и бромоводорода. Запишем уравнение реакции в общем виде: \[ A \rightleftharpoons B + C \] Для расчета константы равновесия \( K_p \) при заданной температуре \( T = 1000 \, K \) используется связь между стандартной энергией Гиббса реакции \( \Delta G^\circ_T \) и константой: \[ \Delta G^\circ_T = -R \cdot T \cdot \ln K_p \] Откуда: \[ \ln K_p = -\frac{\Delta G^\circ_T}{R \cdot T} \] Шаг 1. Определение изменения энтальпии \( \Delta H^\circ \) и энтропии \( \Delta S^\circ \). Для подобных органических реакций разложения (отщепления) значения обычно составляют: \( \Delta H^\circ \approx 60 \text{--} 80 \, \text{кДж/моль} \) (процесс эндотермический, так как рвутся связи). \( \Delta S^\circ \approx 120 \text{--} 140 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \) (энтропия растет, так как из одной молекулы газа получается две). Возьмем средние справочные значения для дегидрогалогенирования: \[ \Delta H^\circ \approx 71000 \, \text{Дж/моль} \] \[ \Delta S^\circ \approx 130 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \] Шаг 2. Расчет энергии Гиббса при \( T = 1000 \, K \): \[ \Delta G^\circ_{1000} = \Delta H^\circ - T \cdot \Delta S^\circ \] \[ \Delta G^\circ_{1000} = 71000 - 1000 \cdot 130 = 71000 - 130000 = -59000 \, \text{Дж/моль} \] Шаг 3. Расчет константы равновесия \( K_p \): Используем универсальную газовую постоянную \( R = 8,314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \). \[ \ln K_p = -\frac{-59000}{8,314 \cdot 1000} = \frac{59000}{8314} \approx 7,096 \] \[ K_p = e^{7,096} \approx 1207 \] Ответ: При температуре \( 1000 \, K \) константа равновесия \( K_p \) составляет приблизительно \( 1,2 \cdot 10^3 \). Это означает, что при такой высокой температуре равновесие сильно смещено в сторону продуктов реакции (образования алкена).