Какое давление установится в 1-литровом сосуде, содержащем 1 г N2O4 при 25 °C, исходя из данной константы равновесия

Як

54

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца.
Уравнение Гиббса-Гельмгольца связывает стандартные изменения свободной энергии (ΔG°), связанные с равновесием реакции, с константой равновесия (K) и температурой (T):
\[ \Delta G^\ominus = -RT\ln K \]
где ΔG° - стандартное изменение свободной энергии (джоули), R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/К*моль), T - температура в кельвинах и K - константа равновесия.

В данной задаче нам известна константа равновесия реакции (Kр = 0,143) и температура (25 °C = 298 K). Также нам даны начальные количества веществ: 1 г моля N2O4. По заданию нам нужно найти давление, которое установится в 1-литровом сосуде.

Сначала мы должны выразить ΔG° через K:
\[ \Delta G^\ominus = -RT\ln K \]
Мы знаем значения R и Т, поэтому можем вычислить ΔG°.

Затем, используя ΔG°, мы можем рассчитать давление, используя следующую формулу:
\[ \Delta G^\ominus = RT\ln \left( \dfrac{{P}}{{P^\ominus}} \right) \]
где P - давление, которое мы ищем, P° - стандартное давление (1 атмосфера).

Таким образом, пошаговое решение задачи выглядит следующим образом:

Шаг 1: Вычисляем ΔG°, используя уравнение Гиббса-Гельмгольца
\[ \Delta G^\ominus = -RT\ln K = -(8,314 \, \text{Дж/К*моль}) \cdot (298 \, \text{К}) \cdot \ln(0,143) \]

Шаг 2: Рассчитываем давление P, используя уравнение для ΔG°
\[ \Delta G^\ominus = RT\ln \left( \dfrac{{P}}{{P^\ominus}} \right) \]
\[ P = P^\ominus \cdot e^{(\Delta G^\ominus / RT)} \]
где P^\ominus = 1 атмосфера.

Подставим значения и рассчитаем P.

Теперь, используя данные из задачи и результаты расчетов, мы можем дать ответ на поставленный вопрос о том, какое давление установится в 1-литровом сосуде при 25 °C.