При давлении 1 атмосфера в системе, необходимо вычислить объемную долю монооксида углерода в момент равновесия

Shumnyy_Popugay

50

данном давлении.

Для решения этой задачи, нам необходимо знать равновесную константу K для данной реакции. Эта константа, обозначаемая как Kp, показывает отношение концентраций продуктов и реагентов при равновесии.

Расчет константы равновесия:

Kp = (P(Fe) * P(CO2)) / (P(FeO) * P(CO))

где P(Fe), P(CO2), P(FeO) и P(CO) - частичные давления соответствующих компонентов в газовой фазе.

Зная давление в системе, равное 1 атмосфера, мы можем сказать, что P(CO) = 1 атм.

Теперь остается вычислить P(CO2), P(Fe) и P(FeO).

Чтобы это сделать, мы воспользуемся соотношениями между объемами газовых компонентов и выберем их определение с учетом стехиометрических коэффициентов реакции.

Поскольку реакция FeO(твердый) + CO(газ) ⇄ Fe(твердый) + CO2(газ) происходит в твердой и газовой фазах, изменение объема твердых веществ считается незначительным, поэтому объемы твердых компонентов мы можем пренебречь.

Таким образом, объемные доли газовых компонентов равны их частичным давлениям.

Пусть V(CO) и V(CO2) - объемные доли CO и CO2 соответственно.

Тогда P(CO) = 1 = V(CO) * P (общее)

и

P(CO2) = V(CO2) * P(общее),

где P(общее) - общее давление системы.

Теперь мы можем аппроксимировать доли газовых компонентов через объемные доли:

P(CO) = V(CO) * P(общее) = 1

P(CO2) = V(CO2) * P(общее)

Так как мы знаем, что объемные доли всех газовых компонентов должны равняться 1 в сумме:

V(CO) + V(CO2) = 1

Подставим P(CO) = 1 и решим уравнение относительно V(CO2):

1 - V(CO) = V(CO2)

Исходя из стехиометрии реакции, мы знаем, что для каждой молекулы CO, образуется одна молекула CO2, следовательно, V(CO2) = V(CO).

Тогда 1 - V(CO) = V(CO)

2 * V(CO) = 1

V(CO) = 1/2

V(CO2) = 1 - 1/2 = 1/2

Таким образом, объемная доля монооксида углерода (CO) равна 1/2, а объемная доля диоксида углерода (CO2) также равна 1/2 при давлении 1 атмосфера и температуре 1273K.