Рассчитайте равновесные концентрации исходных веществ и продуктов для реакции, имеющей заданную константу равновесия

Zvezdopad

54

Для решения данной задачи, мы можем использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца, которое выглядит следующим образом:

\(\Delta G = \Delta G^{\circ} + RT \ln(Q)\)

где \(\Delta G\) - изменение свободной энергии, \(\Delta G^{\circ}\) - стандартное изменение свободной энергии, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах, а Q - отношение активностей \(Q = \frac{[C_{\text{o}}] \cdot [C_{\text{Cu}_2\text{O}}]}{[C_{\text{CuO}}]^2 \cdot [C_{\text{CO}_2}]}\).

Мы также знаем, что в равновесии \(\Delta G = 0\), поэтому мы можем записать:

\(0 = \Delta G^{\circ} + RT \ln(Q)\)

Таким образом:

\(\Delta G^{\circ} = -RT \ln(Q)\)

Теперь мы можем записать выражение для \(Q\) и подставить данную нам константу равновесия \(K_c\):

\(K_c = \frac{[C_{\text{Cu}_2\text{O}}] \cdot [C_{\text{CO}_2}]}{[C_{\text{CuO}}]^2 \cdot [C_{\text{CO}}]}\)

Подставляем начальные концентрации исходных веществ:

\(K_c = \frac{x \cdot x}{(0.03 - x)^2 \cdot (0.03 - x)}\)

где \(x\) - концентрация \(Cu_2O\) и \(CO_2\) в равновесии.

Теперь мы можем решить данное уравнение и определить равновесные концентрации.