Question

При некоторой t° равновесные концентрации в системе 2SO₂ + O₂⇄2SO₃ составили соответственно SO₂=0.05 моль O₂-0.03; SO₃=0.04 моль .Вычислите константу равновесия и исходные концентрации SO₂ и O₂

Answer 1

Ответ: Константа равновесия 711,11. Исходные концентрации 0,09 и 0,05 соответственно

Answer 2

Для вычисления константы равновесия и исходных концентраций SO₂ и O₂ в данной реакции, мы можем использовать уравнение равновесия и известные начальные концентрации веществ.

Уравнение равновесия для реакции: 2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃

Известные начальные концентрации веществ: [SO₂]₀ = 0.05 моль [O₂]₀ = 0.03 моль [SO₃]₀ = 0.04 моль

Константа равновесия (Kc) для этой реакции определяется следующим образом: Kc = [SO₃]² / ([SO₂]² * [O₂])

Теперь мы можем подставить известные значения начальных концентраций в это уравнение: Kc = (0.04 моль)² / ((0.05 моль)² * (0.03 моль))

Kc = 0.0016 / (0.000125 * 0.03)

Kc = 0.0016 / 0.00000375

Kc ≈ 426.67 моль²/л²

Таким образом, константа равновесия Kc для этой реакции равна примерно 426.67 моль²/л².

Теперь, чтобы найти исходные концентрации SO₂ и O₂ при равновесии, мы можем использовать изменение в концентрациях, которое произошло в результате реакции. Для этого мы можем использовать уравнение изменения концентрации Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = -RT ln(Kc)

Где: ΔG - изменение свободной энергии реакции R - универсальная газовая постоянная (примерно 8.314 Дж/(моль·К)) T - температура в Кельвинах Kc - константа равновесия ln - натуральный логарифм

Мы можем перейти к выражению для концентраций при равновесии, используя следующее равенство: ΔG = RT ln(Q)

Где: Q - отношение концентраций реагентов и продуктов в любой момент времени

Находим Q для данной реакции: Q = [SO₃]² / ([SO₂]² * [O₂])

Используя известные начальные концентрации, мы получаем: Q = (0.04 моль)² / ((0.05 моль)² * (0.03 моль))

Q = 0.0016 / (0.000125 * 0.03)

Q = 0.0016 / 0.00000375

Q ≈ 426.67

Теперь мы можем использовать это значение Q в уравнении ΔG = RT ln(Q). Для расчетов предположим температуру, которая выражена в Кельвинах, например, 298 K:

ΔG = (8.314 Дж/(моль·К)) * 298 K * ln(426.67)

ΔG ≈ 8.314 * 298 * ln(426.67) Дж/моль

ΔG ≈ 8.314 * 298 * 6.056 Дж/моль

ΔG ≈ 14340.928 Дж/моль

Теперь, зная ΔG, мы можем найти концентрации SO₂ и O₂ при равновесии, используя уравнение изменения концентрации Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔG° + RT ln(Q/Qt)

Где: ΔG° - стандартное изменение свободной энергии реакции R - универсальная газовая постоянная T - температура в Кельвинах Q - отношение концентраций реагентов и продуктов в любой момент времени Qt - отношение концентраций реагентов и продуктов при равновесии

Мы уже нашли ΔG, теперь нам нужно найти ΔG°. Для этого нам потребуется знать стандартное изменение свободной энергии реакции (ΔG°) для данной реакции при данной температуре (298 K). ΔG° можно найти в химических справочниках или таблицах стандартных термодинамических данных.

Предположим, ΔG° для этой реакции при 298 K равно -10,000 Дж/моль.

Теперь мы можем использовать найденные значения в уравнении изменения концентрации Гиббса-Гельмгольца:

14340.928 Дж/моль = -10,000 Дж/моль + (8.314 Дж/(моль·К)) * 298 K * ln(Q/Qt)

Теперь решим это уравнение относительно ln(Q/Qt):

ln(Q/Qt) = (14340.928 - (-10,000)) / (8.314 * 298)

ln(Q/Qt) ≈ 7160.928 / 2479.672

ln(Q/Qt) ≈ 2.891

Теперь найдем Q/Qt:

Q/Qt = e^(2.891)

Q/Qt ≈ 18.98

Теперь мы можем использовать это значение, чтобы найти концентрации SO₂ и O₂ при равновесии:

Q = (Q/Qt) * Qt Q = 18.98 * (0.04 моль)² / ((0.05 моль)² * (0.03 моль))

Q