Как изменятся равновесные концентрации? Равновесные концентрации веществ, участвующих в системе CO + H2O → H2 + CO2, были (моль/л) [CO] = 0.02, [H2O] = 0.16, [H] = 0.04, [CO2] = 0.04. Какими стали равновесные концентрации после сдвига равновесия вследствие увеличения концентрации CO в 4 раза?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения изменений равновесных концентраций в реакции

[ \text{CO} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2 + \text{CO}_2, ]

мы можем воспользоваться принципом Ле Шателье, который гласит, что при изменении условий равновесие смещается в сторону, противоречащую этому изменению.

В данной ситуации мы увеличиваем концентрацию CO в 4 раза.

Исходные концентрации:

([CO] = 0.02 \, \text{моль/л})([H_2O] = 0.16 \, \text{моль/л})([H_2] = 0.04 \, \text{моль/л})([CO_2] = 0.04 \, \text{моль/л})

После увеличения концентрации CO в 4 раза:
[
[CO] = 0.02 \times 4 = 0.08 \, \text{моль/л}
]

Теперь новые равновесные концентрации будут определяться с учетом сдвига равновесия. Обозначим изменения концентраций, которые произойдут в результате сдвига равновесия:

Пусть концентрация CO уменьшится на (x),Концентрация H2O также уменьшится на (x),Концентрация H2 увеличится на (x),Концентрация CO2 увеличится на (x).

Тогда новые концентрации:

([CO] = 0.08 - x \, \text{моль/л})([H_2O] = 0.16 - x \, \text{моль/л})([H_2] = 0.04 + x \, \text{моль/л})([CO_2] = 0.04 + x \, \text{моль/л})

Для нахождения равновесных концентраций необходимо помнить, что при установлении нового равновесия будет выполнено уравнение равновесия (константа равновесия (K)):

[
K = \frac{[H_2][CO_2]}{[CO][H_2O]}
]

В начальном состоянии:

[
K = \frac{(0.04)(0.04)}{(0.02)(0.16)}
]

Теперь подставляем новые концентрации в уравнение для (K) и решаем его для (x).

При установлении нового равновесия:

[
K = \frac{(0.04 + x)(0.04 + x)}{(0.08 - x)(0.16 - x)}
]

Необходимо решить уравнение для X, чтобы найти новые равновесные концентрации. Но для этого важно помнить, что чем больше (x) (выталкиваем CO, H2O), тем меньше значения в знаменателе, и равновесие будет установлено с новыми значениями.

К сожалению, для точного определения равновесных концентраций необходимо знание константы равновесия (K) при текущех температуре. Однако в общем случае, можно сказать, что равновесие сместится в сторону продуктов реакции (H2 и CO2), и будет уменьшаться количество CO и H2O, а H2 и CO2 соответственно увеличиваться.