Расчет равновесных концентраций веществ, константы равновесия реакции

 

Определение равновесных концентраций веществ

Задача 52.
Константа равновесия реакции FeO(тв.)  +  CO(г)  =  Fe(тв.) +  CO2(г) при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO2, если начальные концентрации этих веществ составляли: [CO] = 0,05 моль/л, [CO2] = 0,01 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 

FeO(тв.)  +  CO(г)  =  Fe(тв.) +  CO2(г)

К = 0,5.

Начальные концентрации [CO] = 0,05 моль/л; [CO2] = 0,01 моль/л. По мере течения реакции концентрация исходных веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Изменение концентрации идет в строгом соответствии со стехиометрическими соотношениями, которые берутся из уравнения реакции, примем изменение концентрации [СО] до равновесия равному "х" моль/л тогда в момент равновесия его концентрация станет (0,05 - х), а у СО2 увеличится на х, т.е. будет (0,01 + х). Коэффициенты в уравнении одинаковы n(CO) = n(CO2). Для момента равновесия  концентрации взяты равновесны.

Запишем выражение константы равновесия для реакции, получим:

К = [CO2]/[CO];
0,5 = (0,01 + х)/(0,05 - х);
0,01 + х = 0,5(0,05 - х);
0,01 + x = 0,025 - 0,5x;
x + 0,5x = 0,025 - 0,01;
1,5x = 0,015;
x = 0,01.

Таким образом, x = 0,01моль/л. Отсюда в момент равновесия равновесные концентрации будут равны:

[CO2]равн. = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л;
[CO]равн. = 0,05 - 0,01 = 0,04 моль/л.

Ответ: [CO2]равн. = 0,02 моль/л; [CO]равн. = 0,04 моль/л.
 



Расчет константы равновесия


Задача 53.
Реакция идет по уравнению: А + 2В = С + D. К моменту равновесия прореагировало 20% вещества В. Чему равна константа равновесия, если исходные концентрации (моль/л)  веществ А = 3; В = 4?
Решение:
Согласно условию, прореагировало 20% вещества (В). Это составило 4 * 0,2 = 0,8 моль. Исходя из стехиометрических коэффициентов, расходование 0,8 молей идет на получение по 0,4 молей веществ (С) и (D). Столько же израсходовано вещества (А).  Если начальные концентрации веществ (А) и (В) 3 и 4 моль соответственно, то равновесная их концентрация составила: 

вещества (А) – 3 - 0,4 = 2,6 моль/л;
вещества (В) – 4 - 0,8 = 3,2 моль/л.

Выражение константы равновесия данной реакции:

К = [С][D]/[А][В]2  = [0,4][0,4]/[2,6][3,2]2 = 0,16/26,624 = 6 . 10-3 моль/л.

Ответ: К = 6 . 10-3 моль/л.