Определить значения равновесных констант Кр и Кс для реакции образования метана: 2СО + 2Н2 = СН4 + СО2 при температуре

Cvetochek

17

Для определения значений равновесных констант Кр и Кс для данной реакции образования метана (2СО + 2Н2 = СН4 + СО2), мы сначала должны определить мольные доли каждого компонента в равновесной смеси газов.

По условию, равновесная смесь газов по объему состоит из 22,2% СН4, 31,8% СО2, 25,8% Н2 и 20,2% оставшихся газов.

Предположим, что объем равновесной смеси газов равен 100 моль. Тогда количество СН4 в смеси будет составлять 22,2 моля (100 моль * 0,222), количество СО2 - 31,8 моля (100 моль * 0,318), количество Н2 - 25,8 моля (100 моль * 0,258), а количество оставшихся газов - 20,2 моля (100 моль * 0,202).

Теперь мы можем использовать эти количества реагентов и продуктов для определения концентраций каждого компонента в равновесии. Учитывая, что начальная концентрация каждого компонента равна нулю, а изменение концентрации для реагентов равно -2x, где x - изменение концентрации метана (СН4), а для продуктов - x, мы можем записать следующие выражения для концентраций:

[СО] = 2x
[Н2] = 2x
[СН4] = x
[СО2] = x

Тогда полная концентрация всех газов в равновесии будет равна сумме концентраций каждого компонента:

[СО] + [Н2] + [СН4] + [СО2] = 2x + 2x + x + x = 6x

Из условия задачи мы знаем, что равновесная смесь газов по объему состоит из 22,2% СН4, 31,8% СО2, 25,8% Н2 и 20,2% оставшихся газов.

Теперь мы можем выразить концентрации через мольные доли:

[СО] = 22,2 моля / 100 моль * 6x = 1,332x
[Н2] = 25,8 моля / 100 моль * 6x = 1,548x
[СН4] = 31,8 моля / 100 моль * 6x = 1,908x
[СО2] = 20,2 моля / 100 моль * 6x = 1,212x

Таким образом, мы получили концентрации каждого компонента в равновесии. Теперь мы можем использовать эти значения для определения значений равновесных констант Кр и Кс.

Для реакции 2СО + 2Н2 = СН4 + СО2, равновесная константа Кр выражается следующим образом:

Кр = ([СН4] * [СО2]) / ([СО] * [Н2])

Подставим значения концентраций:

Кр = (1,908x * 1,212x) / (1,332x * 1,548x)

Теперь сократим общие множители и получим выражение для Кр:

Кр = (2.315816x^2) / (2.062536x^2) = 1.122

Таким образом, значение равновесной константы Кр для данной реакции образования метана равно 1.122.

Аналогично, можно определить значение равновесной константы Кс, которая выражается как обратное значение Кр:

Кс = 1 / Кр = 1 / 1.122 = 0.891

Таким образом, значение равновесной константы Кс для данной реакции образования метана равно 0.891.