Состояние гомогенного равновесия Н2(г) + 1(г) 5 2HI(г) установилось при концентрациях 0,05; 0,08 и 0,3 моль/л соответственно. Составьте выра...
Условие:
Состояние гомогенного равновесия Н2(г) + 1(г) 5 2HI(г) установилось при концентрациях 0,05; 0,08 и 0,3 моль/л соответственно. Составьте выражение для константы равновесия и рассчитайте ее значение. Повысится ли выход продукта а) при повышении давления; б) при введении иода (/ » const)? Как изменится при этом значение константы равновесия?
Решение:
Для составления выражения для константы равновесия (K) используем уравнение Гиббса-Гельмгольца:
ΔG = -RT ln(K)
где ΔG - изменение свободной энергии, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, ln - натуральный логарифм.
Из уравнения реакции видно, что коэффициенты перед реагентами и продуктами влияют на степень влияния концентраций на константу равновесия. Таким образом, выражение для константы равновесия будет следующим:
K = [HI]^2 / ([H2] * [I2])
где [HI], [H2] и [I2] - концентрации HI, H2 и I2 соответственно.
Для расчета значения константы равновесия, подставим заданные концентрации:
K = (0,3)^2 / (0,05 * 0,08) = 36 / 0,004 = 9000
Теперь рассмотрим влияние повышения давления и введения иода на выход продукта и значение константы равновесия.
а) Повышение давления: По принципу Ле Шателье, система будет смещаться в сторону уменьшения числа молекул газа. В данной реакции, снижение числа молекул газа достигается увеличением давления. Таким образом, система будет смещаться в сторону образования меньшего количества молекул газа, то есть в сторону увеличения концентрации HI. Следовательно, выход продукта повысится.
б) Введение иода: При введении иода, его концентрация ([I2]) увеличится, что приведет к увеличению числителя в выражении для константы равновесия. Следовательно, значение константы равновесия увеличится. Однако, так как концентрация [HI] остается неизменной, выход продукта не изменится.
Таким образом, при повышении давления выход продукта повысится, а при введении иода выход продукта не изменится. Значение константы равновесия при этом изменится.