Question

Химическое равновесие в системе H2+I2⇔2HI устанавливается при следующих концентрациях: [H2]=0,025 моль/л, [I2]=0,005 моль/л, [HI]=0,09 моль/л. Определите исходные концентрации йода и водорода.Пожалуйста, напишите не просто решение, а с пояснением, что откуда взялось! Я знаю, что нужно решать по формуле [Н2]исх = [H2] + [HI]/2, но не понимаю откуда она взялась!

Answer 1

Нарисуем таблицу:
___________________________________H2____+____I2____⇄___2HI___
исходное кол-во_____________(0,025+x)__(0,005+x)_______0____
реагирующее кол-во____________x___________x__________2x____
равновесная концентрация__0,025______0,005_______0,090__

Поясним, откуда что взялось. Последняя строка (равновесные концентрации) дана по условию.
Пусть реагирует х моль/л H2, тогда по коэффициентам в уравнении реакции находим, что реагирует х моль/л I2 и 2x моль/л HI.
Первая строка для реагентов - сумма реагирующего количества и равновесной концентрации. А для продуктов - 0 (если только не сказано, что в реагирующую смесь закинут продукт реакции. В данной задаче этого нет).

Из таблицы видно, что прореагировало 2х моль/л HI и образовалось 0,090 моль/л HI (при этом образовалось из 0 моль/л). Значит 2х = 0,090 => х = 0,045.
Находим исходные концентрации:
C нач. (Н2) = 0,025 + 0,045 = 0,070 моль/л.
С нач. (I2) = 0,005 + 0,045 = 0,050 моль/л.

Answer 2

Химическое равновесие в системе H₂ + I₂ ⇌ 2HI определяется принципом Ле-Шателье. При установившемся равновесии концентрации реагентов и продуктов связаны уравнением:

\[K_c = \frac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2][\text{I}_2]}\]

где \(K_c\) - константа равновесия. В вашем случае, концентрации установившихся веществ равны: \([H_2] = 0.025 \, \text{моль/л}\), \([I_2] = 0.005 \, \text{моль/л}\), \([HI] = 0.09 \, \text{моль/л}\).

Подставим эти значения в уравнение:

\[K_c = \frac{(0.09)^2}{(0.025)(0.005)}\]

Теперь, решим это уравнение для определения константы равновесия.

Теперь у нас есть выражение для константы равновесия, и мы можем использовать его, чтобы определить исходные концентрации веществ. Для этого, давайте обозначим исходные концентрации как \([H_{2, \text{исх}}]\), \([I_{2, \text{исх}}]\) и \([HI_{\text{исх}}]\).

Уравнение константы равновесия имеет вид:

\[K_c = \frac{[\text{HI}]_{\text{исх}}^2}{[H_2]_{\text{исх}}[I_2]_{\text{исх}}}\]

Также, у нас есть связь между изменением концентраций исходных и конечных веществ:

\[2\Delta [HI] = \Delta [H_2] = \Delta [I_2]\]

С учетом этого и подставив известные значения в уравнение константы равновесия, мы можем выразить исходные концентрации:

\[K_c = \frac{(2[HI_{\text{исх}}])^2}{([H_{2,\text{исх}}])([I_{2,\text{исх}}])}\]

Подставим известные значения и решим уравнение относительно исходных концентраций.

Это приведет к системе уравнений, которую вы можете решить для определения исходных концентраций \( [H_{2, \text{исх}}] \), \( [I_{2, \text{исх}}] \) и \( [HI_{\text{исх}}] \).