Для решения данной задачи нам необходимо использовать закон действующих масс.
Запишем уравнение для данной реакции:
2SO2 + O2 = 2SO3
Пусть исходная концентрация оксида серы (IV) составляет c(SO3)₀ моль/дм3.
Так как в начальный момент времени реакция еще не началась, то начальные концентрации SO2 и O2 равны нулю: c(SO2)₀ = 0 моль/дм3 и c(O2)₀ = 0 моль/дм3.
После того, как реакция началась, начнется обратное превращение SO3 в SO2 и O2. Определим насколько уменьшилась концентрация SO3 за время реакции. Обозначим это уменьшение как Δc(SO3).
Реагирующая моль SO2 и O2 будет составлять половину от Δc(SO3). Обозначим это как Δc(SO2) = Δc(O2).
Составим теперь равновесное выражение для данной реакции и запишем его используя начальные и измененные концентрации:
Kc = c(SO3)² / (c(SO2)² * c(O2)) = (c(SO3)₀ - Δc(SO3))² / ((c(SO2)₀ + Δc(SO2))² * (c(O2)₀ + Δc(O2)))
Учитывая, что Δc(SO2) = Δc(O2), мы можем привести данное выражение к виду:
Kc = (c(SO3)₀ - Δc(SO3))² / ((c(SO2)₀ + Δc(SO2))² * (c(O2)₀ + Δc(SO2)))
Теперь подставим известные значения в данное выражение:
Kc = (0,032 - Δc(SO3))² / ((0 + Δc(SO2))² * (0,824 + Δc(SO2)))
Запишем уравнение для данной реакции:
2SO2 + O2 = 2SO3
Пусть исходная концентрация оксида серы (IV) составляет c(SO3)₀ моль/дм3.
Так как в начальный момент времени реакция еще не началась, то начальные концентрации SO2 и O2 равны нулю: c(SO2)₀ = 0 моль/дм3 и c(O2)₀ = 0 моль/дм3.
После того, как реакция началась, начнется обратное превращение SO3 в SO2 и O2. Определим насколько уменьшилась концентрация SO3 за время реакции. Обозначим это уменьшение как Δc(SO3).
Реагирующая моль SO2 и O2 будет составлять половину от Δc(SO3). Обозначим это как Δc(SO2) = Δc(O2).
Составим теперь равновесное выражение для данной реакции и запишем его используя начальные и измененные концентрации:
Kc = c(SO3)² / (c(SO2)² * c(O2)) = (c(SO3)₀ - Δc(SO3))² / ((c(SO2)₀ + Δc(SO2))² * (c(O2)₀ + Δc(O2)))
Учитывая, что Δc(SO2) = Δc(O2), мы можем привести данное выражение к виду:
Kc = (c(SO3)₀ - Δc(SO3))² / ((c(SO2)₀ + Δc(SO2))² * (c(O2)₀ + Δc(SO2)))
Теперь подставим известные значения в данное выражение:
Kc = (0,032 - Δc(SO3))² / ((0 + Δc(SO2))² * (0,824 + Δc(SO2)))
Раскроем скобки и получим следующее уравнение:
Kc = (0,032² - 2 * 0,032 * Δc(SO3) + Δc(SO3)²) / (0,824² + 2 * 0,824 * Δc(SO2) + Δc(SO2)²)
Упростим данное уравнение и получим квадратное уравнение относительно Δc(SO3):
Kc = (0,001024 - 0,064 * Δc(SO3) + Δc(SO3)²) / (0,678176 + 0,16448 * Δc(SO2) + Δc(SO2)²)
Умножим обе части выражения на (0,678176 + 0,16448 * Δc(SO2) + Δc(SO2)²), чтобы избавиться от дробей:
Kc * (0,678176 + 0,16448 * Δc(SO2) + Δc(SO2)²) = 0,001024 - 0,064 * Δc(SO3) + Δc(SO3)²
Раскроем скобки:
Kc * 0,678176 + Kc * 0,16448 * Δc(SO2) + Kc * Δc(SO2)² = 0,001024 - 0,064 * Δc(SO3) + Δc(SO3)²
Перенесем все члены в левую сторону уравнения:
Δc(SO3)² + (0,064 * Δc(SO3) - Kc) + (Kc * Δc(SO2)² + Kc * 0,16448 * Δc(SO2) + Kc * 0,678176) = 0
Таким образом, мы получили квадратное уравнение и можем решить его с помощью дискриминанта.
Сумма коэффициентов при Δc(SO3) равна 0,064 - Kc, а сумма свободных коэффициентов равна Kc * Δc(SO2)² + Kc * 0,16448 * Δc(SO2) + Kc * 0,678176.
Решим данное уравнение и найдем значения Δc(SO3) и Δc(SO2). Подставим полученные значения в исходную концентрацию оксида серы (IV):
c(SO3)₀ = c(SO3) - Δc(SO3)
c(SO2)₀ = Δc(SO2)