Question

Dwutlenek węgla ulega rozkładowi w wysokiej temperaturze na tlenek węgla i tlen. Obliczyć procentowy skład objętościowy mieszaniny gazów w stanie równowagi, jeżeli 20% dwutlenku węgla uległo rozkładowi

Answer 1

Witaj :)

dane i oznaczenia: reakcja: 2CO₂ ------> 2CO + O₂

x=początkowa liczba moli CO₂

0,2x=liczba moli CO₂, które uległy rozpadowi

V=VCO₂ + VCO + VO₂=całkowita obj. mieszaniny (reaktora)

 

szukane: %VCO₂, %VCO, %VO₂ w stanie równowagi

 

reakcja........................2CO₂ --------------> 2CO.........+...........O₂

początkowa liczba

moli.............................x.....................0.........................0

 

zmiana liczby moli

ubyło(-)/powstało(+)......- 0,2x................+ 0,2x..................+ 0,1x

 

równowagowa liczba.......nCO₂.................nCO....................nO₂

moli (końcowa)........x-0,2x=0,8x........0+0,2x=0,2x............0+0,1x=0,1x

 

Całkowita końcowa liczba moli X = 0,8x + 0,2x + 0,1x = 1,1x moli mieszaniny.

 

Obliczenia wynikają z reakcji, która mówi, że rozkład (-) 0,2x moli CO₂ powoduje powstanie(+) takiej samej liczby moli CO (czyli +0,2 mola CO) oraz

powstanie(+) 2 razy mniejszej liczby moli O₂ (czyli+ 0,1x mola O₂).

 

Procentowe objętościowe zawartości gazów oblicza się z definicyjnych wzorów:

%VCO₂=VCO₂*100%/V

%VCO= VCO*100%/V

%VO₂ = VO₂*100%/V

 

Z prawa Clapeyrona p*V=n*R*T wynika, że przy danym ciśnieniu objętości gazów są wprost proporcjonalne do liczby moli i na odwrót, co oznacza, że:

VCO₂ = k*nCO₂ = k*0,8x

VCO = k*nCO = k*0,2x

VO₂ = k*nO₂ = k*0,1x

V = k*(nCO₂+nCO+nO₂) = k*1,1x

 

Po wstawieniu tych danych i uproszczeniu x oraz k otrzymujemy:

VCO₂ = 0,8*100%/1,1 = 72,7% obj.

VCO = 0,2*100%/1,1 = 18,2% obj.

VO₂ = 0,1*100%/1,1 = 9,1% obj.

-----------------------------------------

razem....................100,00% obj.

 

Odpowiedź: szukane % obj. zawartości CO₂, CO i O₂ wyniosły odpowiednio:

72,7%, 18,2% i 9,1% .

 

Semper in altum....................................pozdrawiam :)