Номер 4, страница 102, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Что такое константа химического равновесия?

4. Решение

Константа химического равновесия является количественной характеристикой состояния химического равновесия. Химическое равновесие — это состояние обратимой химической реакции, при котором скорость прямой реакции ($v_1$) становится равной скорости обратной реакции ($v_2$).

Рассмотрим общую обратимую реакцию, протекающую в гомогенной системе:

$aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$

где $\text{A}$ и $\text{B}$ — исходные вещества (реагенты), $\text{C}$ и $\text{D}$ — продукты реакции, а строчные буквы $a, b, c, d$ — их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Согласно закону действующих масс, скорость прямой реакции ($v_1$) и обратной реакции ($v_2$) выражаются следующими уравнениями:

$v_1 = k_1 \cdot [A]^a \cdot [B]^b$

$v_2 = k_2 \cdot [C]^c \cdot [D]^d$

Здесь $[A], [B], [C], [D]$ — молярные концентрации веществ в состоянии равновесия, а $k_1$ и $k_2$ — константы скоростей прямой и обратной реакций соответственно.

В момент достижения равновесия $v_1 = v_2$, следовательно:

$k_1 \cdot [A]^a \cdot [B]^b = k_2 \cdot [C]^c \cdot [D]^d$

Отношение константы скорости прямой реакции к константе скорости обратной реакции есть величина постоянная при данной температуре. Эту величину называют константой химического равновесия и обозначают $K_c$ (индекс "c" от англ. concentration — концентрация).

$K_c = \frac{k_1}{k_2} = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

Таким образом, константа химического равновесия представляет собой отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов.

Величина константы равновесия позволяет судить о полноте протекания реакции:

• Если $K_c \gg 1$, это означает, что равновесие сдвинуто в сторону образования продуктов, то есть прямая реакция протекает в значительной степени.

• Если $K_c \ll 1$, равновесие сдвинуто в сторону исходных веществ, то есть реакция практически не идет в прямом направлении.

• Если $K_c \approx 1$, то концентрации реагентов и продуктов в равновесной смеси сопоставимы.

Важнейшим свойством константы равновесия является то, что для данной реакции она зависит только от температуры и не зависит от начальных концентраций веществ, давления или наличия катализатора.

Для газовых реакций также используют константу равновесия $K_p$, выраженную через парциальные давления компонентов:

$K_p = \frac{p(C)^c \cdot p(D)^d}{p(A)^a \cdot p(B)^b}$

Ответ: Константа химического равновесия ($K_c$) — это величина, равная отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, причем концентрация каждого вещества взята в степени, равной его стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции. Эта константа является количественной мерой смещения химического равновесия для данной реакции при определенной температуре.