дано:
- начальная молярная концентрация CO = 0,15 моль/дм3
- начальная молярная концентрация O2 = 0,15 моль/дм3
- равновесная молярная концентрация O2 = 0,075 моль/дм3
найти:
изменение давления в сосуде к моменту установления равновесия.
решение:
1. Запишем уравнение реакции и определим изменения концентраций веществ.
2CO(г) + O2(г) ⇌ 2CO2(г)
Начальные концентрации (моль/дм3):
[CO] = 0,15
[O2] = 0,15
[CO2] = 0
Обозначим изменение концентрации O2 на x:
x = [O2]начальная - [O2]равновесная = 0,15 - 0,075 = 0,075 моль/дм3
Согласно стехиометрии реакции, на каждые 1 моль O2 расходуется 2 моль CO, значит изменение концентрации CO составит:
Δ[CO] = 2 * x = 2 * 0,075 = 0,15 моль/дм3
Теперь вычислим равновесные концентрации:
[CO]равновесная = [CO]начальная - Δ[CO] = 0,15 - 0,15 = 0
[CO2]равновесная = 2 * x = 2 * 0,075 = 0,15 моль/дм3
Таким образом, при равновесии имеем:
[CO] = 0 моль/дм3
[O2] = 0,075 моль/дм3
[CO2] = 0,15 моль/дм3
2. Теперь найдем общее количество вещества в газах при равновесии:
n_общ = n_CO2 + n_O2 = (0,15 моль/дм3) + (0,075 моль/дм3) = 0,225 моль/дм3
3. Для определения изменения давления воспользуемся уравнением состояния газа:
P = C * R * T
где P - давление, C - общая молярная концентрация, R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.
Предположим, что температура осталась постоянной. Температуру можно не учитывать, так как она в нашем случае сокращается.
Изменение давления будет пропорционально изменению общей концентрации вещества.
4. При начальных условиях общее давление:
C_нач = [CO]начальная + [O2]начальная = 0,15 + 0,15 = 0,30 моль/дм3
При равновесии:
C_равн = [CO]равновесная + [O2]равновесная + [CO2]равновесная = 0 + 0,075 + 0,15 = 0,225 моль/дм3
5. Найдем изменение давления:
ΔP = C_равн - C_нач = 0,225 - 0,30 = -0,075 моль/дм3
ответ:
Давление в сосуде уменьшилось на 0,075 моль/дм3.