Для решения данной задачи, сначала нам нужно составить уравнение равновесия реакции и определить неизвестные концентрации исходных веществ и продуктов.
Уравнение равновесия реакции:
2CuO (тв) + CO (г) ⇌ Cu2O (тв) + CO2 (г)
Пусть концентрация CuO в начальный момент времени равна [CuO]0 (моль/л)
Пусть концентрация CO в начальный момент времени равна [CO]0 (моль/л)
Пусть концентрация Cu2O в начальный момент времени равна [Cu2O]0 (моль/л)
Пусть концентрация CO2 в начальный момент времени равна [CO2]0 (моль/л)
В конечном состоянии, при установлении равновесия, концентрации данных веществ будут следующими:
Концентрация CuO будет равна [CuO] (моль/л)
Концентрация CO будет равна [CO] (моль/л)
Концентрация Cu2O будет равна [Cu2O] (моль/л)
Концентрация CO2 будет равна [CO2] (моль/л)
Зная начальные концентрации исходных веществ и значение константы равновесия kс, мы можем использовать уравнение равновесия и принцип Ле-Шателье для определения равновесных концентраций.
Уравнение для данной реакции имеет вид:
Kс = ([Cu2O] * [CO2])/([CuO]^2 * [CO])
Где:
[Kс] - константа равновесия
[CuO], [CO], [Cu2O], [CO2] - концентрации соответствующих веществ
Подставим данные:
Kс = 15,8
Концентрация CuO в начальный момент времени [CuO]0 = 0,03 моль/л
Теперь решим уравнение относительно [CuO]:
15,8 = ([Cu2O] * [CO2])/([CuO]^2 * [CO])
Теперь воспользуемся принципом Ле-Шателье:
1) Когда [CO] (концентрация CO) увеличивается, равновесие будет сдвигаться влево, чтобы уменьшить концентрацию CO. Следовательно, [CuO] (концентрация CuO) должна увеличиться.
2) Когда [Cu2O] (концентрация Cu2O) увеличивается, равновесие будет сдвигаться вправо, чтобы уменьшить концентрацию Cu2O. Следовательно, [CuO] (концентрация CuO) должна уменьшиться.
3) Когда [CO2] (концентрация CO2) увеличивается, равновесие будет сдвигаться вправо, чтобы уменьшить концентрацию CO2. Следовательно, [CuO] (концентрация CuO) должна уменьшиться.
Таким образом, [CuO] (концентрация CuO) увеличится.
После выполнения всех этих шагов мы можем прийти к окончательным результатам.
Первым шагом будет запись химического уравнения для реакции взаимодействия водорода с иодом. Зная, что водород (H₂) реагирует с иодом (I₂), мы можем записать уравнение следующим образом:
H₂ + I₂ -> 2HI
Второй шаг - запишем уравнение теплового эффекта для этой реакции. Тепловой эффект обозначается как ΔH и выражается в килоджоулях (кДж). В задаче указано, что при взаимодействии 2 л водорода с иодом поглощается 4,72 кДж энергии.
Так как реакция идет между 2 л водорода и иодом, то мы должны вычислить тепловой эффект для 2 молей водорода. Для этого мы можем использовать коэффициенты перед веществами в химическом уравнении. В нашем случае, перед водородом стоит 2, поэтому мы умножим тепловой эффект на 2:
4,72 кДж * 2 = 9,44 кДж
Таким образом, тепловой эффект для реакции взаимодействия 2 молей водорода с иодом составляет 9,44 кДж.
Затем, чтобы получить ТХУ реакции, нам нужно учесть знак теплового эффекта. Поскольку энергия поглощается (реакция является эндотермической), мы должны записать знак "плюс" перед ΔH:
ΔH = +9,44 кДж
Вот и все! Теперь у нас есть полный ответ на вопрос, с подробным описанием каждого шага. Можно также добавить, что эта реакция является экзотермической, потому что она освобождает тепло, а не поглощает его.
