W naczyniu zamkniętym o stałej pojemności umieszczono n moli jodu i dwukrotny nadmiar wodoru w stosunku do ilości stechiometrycznej, po czym zainicjowano reakcję. W naczyniu ustalił się stan równowagi, gdy przereagowało 37% umieszczonej w nim ilości jodu:
[tex]H_{2} +I_{2} -\ \textgreater \ 2HI[/tex]
Oblicz stężeniową stałą równowagi reakcji syntezy jodowodoru. Wynik zaokrąglij do dwóch miejsc po przecinku.
[tex]H_{2} +I_{2} -\ \textgreater \ 2HI[/tex]
Oblicz stężeniową stałą równowagi reakcji syntezy jodowodoru. Wynik zaokrąglij do dwóch miejsc po przecinku.
Odpowiedź:Reakcja syntezy jodowodoru może być zapisana jako:
H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
Zgodnie z treścią zadania, do naczynia zamkniętego o stałej pojemności dodano n moli jodu i dwukrotny nadmiar wodoru, czyli 2n moli H2. Zauważmy, że reakcja zachodzi w proporcji 1:1 między jodem a wodorem, więc całkowite zużycie wodoru wynosi 2n mol, a po zużyciu 37% jodu pozostało (1-0,37)*n = 0,63n moli jodu.
Oznaczmy zatem stężenia molowe reagentów w równowadze jako [H2], [I2] oraz [HI], a stałą równowagi jako K. Zgodnie z zasadą działania równowagi chemicznej, iloczyn stężeń molowych produktów podniesionych do potęgi odpowiadającej ich współczynnikowi stechiometrycznemu jest równy iloczynowi stężeń molowych substratów podniesionych do takiej samej potęgi. Zatem:
K = [HI]^2 / ([H2][I2])
W stanie równowagi, gdy zużyto 37% jodu, stężenia molowe reagentów wynoszą:
[I2] = 0,63n / V (V - objętość naczynia)
[H2] = (2n - 0,63n) / V = 1,37n / V
[HI] = 2 * 0,63n / V = 1,26n / V
Podstawiając te wartości do wzoru na stałą równowagi, otrzymujemy:
K = (1,26n/V)^2 / ((1,37n/V)(0,63n/V)) = 2,42n/V
Ostatecznie, stężeniową stałą równowagi reakcji syntezy jodowodoru wynosi 2,42n/V.
Wyjaśnienie: :)