Question

При некоторой температуре константа равновесия гомогенной системы FeO(к) + CO(г) = Fe(к) + CO2(г) равна 0,5. Вычислите равновесные концентрации СО и СО2, если начальные концентрации СО и СО2 соответственно равны 0,05 и 0,01 моль/л.

Answer 1

FeO(к) + CO(г) = Fe(к) + CO2(г) 
               0,05                   0,01      С0
               х                           х         ΔС
             0,05-х                 0,01+х    Ср
Kp=C(CO2)р/C(CO)р=0.5
Подставляем вместо С значения выраженные через х:
(0,01+х)/(0,05-х)=0,5
0,01+х=0,025-0,5х
х=0,01
Тогда:
 С(СО)р=0,05-х=0,05-0,01=0,04 моль/л
С(СО2)р=0,01+х=0,01+0,01=0,02 моль/л

Answer 2

Данная задача требует применения принципа Ле-Шателье для вычисления равновесных концентраций компонентов системы.

Из уравнения реакции FeO(к) + CO(г) = Fe(к) + CO2(г) известно, что коэффициенты перед реагентами и продуктами равны 1.

Пусть x обозначает изменение концентрации CO(г) и CO2(г) от начального состояния к равновесному состоянию.

Тогда изменение концентрации FeO(к) и Fe(к) будет также равно x, так как коэффициенты перед ними в уравнении реакции равны 1.

Исходя из этого, равновесные концентрации CO и CO2 могут быть выражены как:

[CO] = начальная концентрация CO - x = 0.05 - x [CO2] = начальная концентрация CO2 + x = 0.01 + x

Теперь нам нужно найти значение x, используя значение равновесной константы.

Константа равновесия (K) определяется как:

K = ([Fe][CO2]) / ([FeO][CO])

По условию задачи, K = 0.5. Подставим известные значения:

0.5 = ([Fe(к)] * [CO2(г)]) / ([FeO(к)] * [CO(г)])

Так как коэффициенты перед компонентами равны 1, уравнение можно записать следующим образом:

0.5 = (x * (0.01 + x)) / (x * (0.05 - x))

Решая это уравнение, получим:

0.5 * (0.05 - x) = 0.01 + x

0.025 - 0.5x = 0.01 + x

1.5x = 0.015

x = 0.01

Таким образом, равновесное значение x равно 0.01 моль/л.

Теперь мы можем вычислить равновесные концентрации CO и CO2:

[CO] = 0.05 - x = 0.05 - 0.01 = 0.04 моль/л [CO2] = 0.01 + x = 0.01 + 0.01 = 0.02 моль/л

Итак, равновесные концентрации CO и CO2 составляют соответственно 0.04 моль/л и 0.02 моль/л.