Дано:
- Константа равновесия для реакции образования хлорида аммония из газообразных аммиака и хлороводорода равна 1.0 × 10^4 при 298 К.
- Константа равновесия для той же реакции в водных растворах равна 1.0 × 10^6 при 298 К.
Найти:
- Константу равновесия для кристаллического хлорида аммония.
Решение:
Рассмотрим реакцию образования кристаллического хлорида аммония:
NH3(g) + HCl(g) ⇌ NH4Cl(s)
При этом NH4Cl является твердым веществом и его активность принимается за 1. Таким образом, константа равновесия для газообразной фазы (K_gas) может быть записана как:
K_gas = 1 / ([NH3(g)] × [HCl(g)])
Где [NH3(g)] и [HCl(g)] — концентрации газообразных аммиака и хлороводорода соответственно. Из условия задачи:
K_gas = 1.0 × 10^4
Для водных растворов:
NH3(aq) + HCl(aq) ⇌ NH4Cl(aq)
Константа равновесия для растворов (K_solution) равна:
K_solution = [NH4Cl(aq)] / ([NH3(aq)] × [HCl(aq)])
Из условия задачи:
K_solution = 1.0 × 10^6
Так как активность NH4Cl в растворе также принимается за 1, то:
K_solution = 1 / ([NH3(aq)] × [HCl(aq)])
Обсуждение результатов:
Константа равновесия в водных растворах значительно выше, чем в газообразной фазе. Это означает, что при переходе реакции из газовой фазы в водные растворы образуется большее количество хлорида аммония. Причина заключается в том, что в растворах взаимодействие молекул происходит более эффективно, чем в газах, где присутствует влияние давления и объема. В водных растворах константа равновесия возрастает, что указывает на более благоприятное образование NH4Cl в растворе.