Самостоятельная по химии Вычислить константу химического равновесия для реакции H2 + I2 = 2HI, если известно, что исходные концентрации реагентов составили [H2] = 0,02 моль/л, [I2] = 0,04 моль/л, и их прореагировало 50%Температурный коэффициент реакции равен 3. Как следует изменить температуру в системе, чтобы скорость химической реакции увеличить в 81 раз? Равновесие в системе 2CO + O2=2CO2 установилось, когда концентрации веществ составили: [СO] = 2 моль/л, [O2] = 4 моль/л, [CO2] = 8 моль/л. Определите исходные концентрации реагентов реакции. Как изменится скорость прямой и обратной реакции в системе, химическое уравнение которой 2NO + O2=2NO2, если объем газовой смеси уменьшить в 3 раза? В какую сторону сместится равновесие в системе?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Давайте рассмотрим каждую задачу по очереди:

Задача 1

Сначала найдём константу химического равновесия для реакции:
[ H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2 HI. ]

Исходные концентрации:
[ [H_2] = 0.02 \ \text{моль/л}, ]
[ [I_2] = 0.04 \ \text{моль/л}. ]

Поскольку реагенты прореагировали на 50%, то после реакции:

Концентрация ( H_2 ) уменьшится на ( 0.01 ) моль/л (50% от 0.02), и составит ( [H_2] = 0.02 - 0.01 = 0.01 \ \text{моль/л} ).Концентрация ( I_2 ) уменьшится на ( 0.02 ) моль/л (50% от 0.04), и составит ( [I_2] = 0.04 - 0.02 = 0.02 \ \text{моль/л} ).Концентрация ( HI ) увеличится на ( 0.02 ) моль/л (так как образуется 2 моля HI на 1 моль ( H_2 ) и 1 моль ( I_2 )), и составит ( [HI] = 0 + 0.02 = 0.02 \ \text{моль/л} ).

Теперь можем выразить константу равновесия ( K_c ):
[
K_c = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = \frac{(0.02)^2}{(0.01)(0.02)} = \frac{0.0004}{0.0002} = 2.
]

Таким образом, константа равновесия ( K_c = 2 ).

Задача 2

Температурный коэффициент реакции ( Q_T = 3 ) означает, что при повышении температуры скорость реакции увеличится в 3 раза. Чтобы скорость реакции увеличилась в 81 раз, нужно найти, сколько раз необходимо повысить температуру:

[
81 = 3^x \Rightarrow x = \log_3(81) = 4.
]

Это значит, что температуру нужно увеличить 4 раза. Если каждый раз увеличивать температуру, поднимая её до величины, при которой скорость увеличивается в 3 раза, значит, мы должны изменить температуру 4 раза, что в общей сложности приведет к увеличению скорости реакции в 81 раз.

Задача 3

Для реакции:
[ 2CO + O_2 \rightleftharpoons 2CO_2, ]
статус равновесия:
[ [CO] = 2 \ \text{моль/л}, ]
[ [O_2] = 4 \ \text{моль/л}, ]
[ [CO_2] = 8 \ \text{моль/л}. ]

Определим исходные концентрации реагентов до установления равновесия:

Пусть ( x ) - количество веществ, прореагировавших до равновесия. Тогда:
[
[CO] = 2 - 2x,
]
[
[O_2] = 4 - x,
]
[
[CO_2] = 2x.
]

При равновесии:
[
2x = 8 \Rightarrow x = 4.
]

Подставим значение ( x ) обратно в уравнения для концентраций:
[
[CO] = 2 - 2 \cdot 4 = -6 \ \text{(такие значения недопустимы)},
]
[
[O_2] = 4 - 4 = 0,
]
[
[CO_2] = 2 \cdot 4 = 8.
]

Ошибка в расчетах. Сначала у нас было 0 М по всем веществам и по 8 моль в процессе. Следовательно, изначальные концентрации CO и O2 соответствуют:

Исходные ( [CO] = 2 + 2x = 2 + 8 = 10 ) моль/л,Исходные ( [O_2] = 4 + x = 4 + 4 = 8 ).Задача 4

Рассмотрим систему:
[ 2NO + O_2 \rightleftharpoons 2NO_2. ]

Уменьшение объема в 3 раза увеличивает концентрации всех газов в 3 раза, следовательно:

Концентрация ( [NO] ) увеличится в 3 раза, Концентрация ( [O_2] ) увеличится в 3 раза.

Закон Гей-Люссака и принцип Ле Шателье утверждает, что при увеличении концентрации реагентов, система будет смещаться в сторону продуктов (прямой реакции). То есть, равновесие сместится вправо, в сторону ( NO_2 ).

Таким образом, при уменьшении объема скорость прямой реакции увеличится, а скорость обратной реакции также увеличится (в связи с повышением концентраций) и равновесие сдвинется вправо к продуктам.