Оксид серы (VI) массой 1.0 г нагрели до температуры 400оС в ампуле объемом 20 мл, при этом давление составило 37.9 атм. Рассчитайте константу равновесия для реакции разложения оксида серы (VI): 2SO3 = 2SO2 + O2.
Для решения данной задачи нам понадобится знание о законе Бойля-Мариотта, который устанавливает зависимость между давлением и объемом газа при постоянной температуре.
Закон Бойля-Мариотта гласит: P1V1 = P2V2, где P1 и V1 - изначальное давление и объем газа, P2 и V2 - конечное давление и объем газа.
В задаче дано начальное давление (P1 = 37.9 атм), начальная масса оксида серы (VI) (m = 1.0 г) и объем ампулы (V = 20 мл, что равно 0.02 л), а также температура (T = 400°C, что равно 673 K). Нам нужно рассчитать константу равновесия реакции разложения оксида серы (VI).
Шаг 1: Рассчитаем количество вещества газа до разложения оксида серы (VI).
Используем уравнение состояния газов: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Мы знаем P1, V и T, поэтому можем рассчитать n1 (количество вещества до разложения оксида серы (VI)):
n1 = (P1 * V) / (R * T)
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества газов после разложения оксида серы (VI).
Исходя из уравнения реакции, видно, что 1 моль SO3 разлагается на 1 моль SO2 и 0.5 моль O2. Таким образом, при разложении 2 моль SO3 получим 2 моль SO2 и 1 моль O2.
Используя данную информацию, можем рассчитать количество SO3 (n2SO3), SO2 (n2SO2) и O2 (n2O2) после разложения:
n2SO3 = n1
n2SO2 = 2 * n1
n2O2 = n1
Шаг 3: Рассчитаем давление после разложения оксида серы (VI).
Для этого воспользуемся законом Бойля-Мариотта, используя начальное и конечные значения давления и объема газа.
P1V1 = P2V2
Так как объем ампулы остается постоянным, можно записать:
P1 / P2 = n2 / n1
P2 = (P1 * n2) / n1
Шаг 4: Рассчитаем константу равновесия.
Константа равновесия Kc для данной реакции определяется соотношением концентраций реагентов и продуктов. В нашем случае, так как известно количество вещества, мы будем использовать концентрации, равные количеству вещества разделенному на объем:
Kc = (n2SO2^2 * n2O2) / n2SO3^2
Подставляем значения из предыдущих расчетов и получаем ответ.
Обратите внимание, что некоторые величины (например, универсальная газовая постоянная R) могут быть записаны в разных системах единиц, поэтому может потребоваться конвертация для правильных расчетов. Кроме того, при решении задачи о равновесии важно учитывать условия задачи, такие как допущения или предположения о реакции.
Закон Бойля-Мариотта гласит: P1V1 = P2V2, где P1 и V1 - изначальное давление и объем газа, P2 и V2 - конечное давление и объем газа.
В задаче дано начальное давление (P1 = 37.9 атм), начальная масса оксида серы (VI) (m = 1.0 г) и объем ампулы (V = 20 мл, что равно 0.02 л), а также температура (T = 400°C, что равно 673 K). Нам нужно рассчитать константу равновесия реакции разложения оксида серы (VI).
Шаг 1: Рассчитаем количество вещества газа до разложения оксида серы (VI).
Используем уравнение состояния газов: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Мы знаем P1, V и T, поэтому можем рассчитать n1 (количество вещества до разложения оксида серы (VI)):
n1 = (P1 * V) / (R * T)
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества газов после разложения оксида серы (VI).
Исходя из уравнения реакции, видно, что 1 моль SO3 разлагается на 1 моль SO2 и 0.5 моль O2. Таким образом, при разложении 2 моль SO3 получим 2 моль SO2 и 1 моль O2.
Используя данную информацию, можем рассчитать количество SO3 (n2SO3), SO2 (n2SO2) и O2 (n2O2) после разложения:
n2SO3 = n1
n2SO2 = 2 * n1
n2O2 = n1
Шаг 3: Рассчитаем давление после разложения оксида серы (VI).
Для этого воспользуемся законом Бойля-Мариотта, используя начальное и конечные значения давления и объема газа.
P1V1 = P2V2
Так как объем ампулы остается постоянным, можно записать:
P1 / P2 = n2 / n1
P2 = (P1 * n2) / n1
Шаг 4: Рассчитаем константу равновесия.
Константа равновесия Kc для данной реакции определяется соотношением концентраций реагентов и продуктов. В нашем случае, так как известно количество вещества, мы будем использовать концентрации, равные количеству вещества разделенному на объем:
Kc = (n2SO2^2 * n2O2) / n2SO3^2
Подставляем значения из предыдущих расчетов и получаем ответ.
Обратите внимание, что некоторые величины (например, универсальная газовая постоянная R) могут быть записаны в разных системах единиц, поэтому может потребоваться конвертация для правильных расчетов. Кроме того, при решении задачи о равновесии важно учитывать условия задачи, такие как допущения или предположения о реакции.