Question

Общее давление газов в системе 1 атм. Определить объемный процент содержания монооксида углерода в момент равновесия для реакции FeO(тв) + CO(г) ⇄ Fe(тв) + CO2(г), если при Т = 1273К Кр = 0,4.

Answer 1

Добрый день, ученик! Давай разберём этот вопрос пошагово.

Перед нами реакция FeO(тв) + CO(г) ⇄ Fe(тв) + CO2(г). Мы знаем, что при данной температуре (Т = 1273К) константа равновесия для этой реакции (Кр) равна 0,4.

Шаг 1: Первым делом нужно записать уравнение для константы равновесия (Кр). Кр выражается как отношение произведения концентраций продуктов реакции к произведению концентраций реагентов, каждое взятое в соответствующей степени, с учетом их коэффициентов в балансированном уравнении.

В данном случае уравнение для Кр будет выглядеть следующим образом:
Кр = ([Fe][CO2]) / ([FeO][CO])

Шаг 2: Объемный процент содержания монооксида углерода в момент равновесия можно определить с помощью концентраций веществ в газовой фазе. Следовательно, нам нужно найти значения концентраций [Fe], [CO2], [FeO] и [CO].

Шаг 3: У нас есть общее давление газов в системе, которое равно 1 атмосфере. Зная это значение, мы можем использовать уравнение идеального газа (PV = nRT), где P - давление (1 атм), V - объем (в данном случае мы не знаем), n - количество вещества газа, R - газовая постоянная, T - температура (1273 К).

По уравнению PV = nRT, мы можем записать:
nCO = (P × VCO) / (RT)
nCO2 = (P × VCO2) / (RT)

Шаг 4: Чтобы найти концентрации, мы должны поделить количество вещества каждого газа на общий объем системы.

[CO] = (nCO) / V
[CO2] = (nCO2) / V

Шаг 5: Зная концентрации газов [CO], [CO2], [FeO] и [Fe], мы можем записать уравнение для Кр и решить его.

Кр = ([Fe][CO2]) / ([FeO][CO])
0,4 = ([Fe][CO2]) / ([FeO][CO])

Шаг 6: Мы должны найти отношение концентраций [Fe] и [FeO]. Поскольку это равновесная реакция, исходящая концентрация равна концентрации приходящих частей.

[Fe] = [FeО]

Шаг 7: Подставляем [Fe] и [FeO] в уравнение для Кр и находим значение [CO] и [CO2].

0,4 = ([Fe] × [CO2]) / ([FeO] × [CO])

0,4 = ([FeО] × [CO2]) / ([FeО] × [CO])

0,4 = [CO2] / [CO]
[CO2] = 0,4 × [CO]

Шаг 8: Теперь мы можем записать итоговое выражение для объемного процента содержания монооксида углерода в момент равновесия.

Объемный процент содержания монооксида углерода (%) = ([CO] / V) × 100

Подставив значение [CO2] из шага 7, получаем:
Объемный процент содержания монооксида углерода (%) = ([CO] / V) × 100 = 0,4 × 100 = 40%

Таким образом, объемный процент содержания монооксида углерода в момент равновесия для данной реакции будет составлять 40%.