Номер 7, страница 304 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 64. Химическое равновесие. Константа равновесия. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 7, страница 304.

Условие.

7. Смесь 1,2 моль водорода и 0,7 моль иода (в парах) выдержали до установления равновесия при 800 °С. В результате реакции выделилось 8,4 кДж теплоты. Рассчитайте константу равновесия $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$ при этой температуре, если теплота образования HI равна 7,0 кДж/моль.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$n_{исх}(H_2) = 1,2 \text{ моль}$

$n_{исх}(I_2) = 0,7 \text{ моль}$

$T = 800 \text{ °C}$

$Q_{выд} = 8,4 \text{ кДж}$

Теплота образования HI = $7,0 \text{ кДж/моль}$

Реакция: $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$

Найти:

$K_c$

Решение:

Первым шагом определим тепловой эффект реакции $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$. В условии указана теплота образования HI, равная $7,0 \text{ кДж/моль}$. Поскольку в ходе реакции теплота выделяется, это означает, что образование 1 моля HI является экзотермическим процессом, в ходе которого выделяется $7,0 \text{ кДж}$ теплоты. В уравнении реакции образуется 2 моля HI, следовательно, тепловой эффект для данной реакции составит:

$Q_{р-ции} = 2 \cdot 7,0 \text{ кДж} = 14,0 \text{ кДж}$

Это означает, что при образовании 2 моль HI по данной реакции выделяется $14,0 \text{ кДж}$ теплоты.

Далее рассчитаем количество вещества HI, которое образовалось к моменту установления равновесия. Составим пропорцию, зная, что фактически выделилось $8,4 \text{ кДж}$ теплоты:

При образовании 2 моль HI — выделяется $14,0 \text{ кДж}$ теплоты.

При образовании $n_{равн}(HI)$ моль HI — выделилось $8,4 \text{ кДж}$ теплоты.

$n_{равн}(HI) = \frac{2 \text{ моль} \cdot 8,4 \text{ кДж}}{14,0 \text{ кДж}} = 1,2 \text{ моль}$

Теперь определим равновесные количества всех компонентов реакции. Пусть $x$ моль $H_2$ прореагировало с $x$ моль $I_2$, в результате чего образовалось $2x$ моль $HI$. Из предыдущего шага мы знаем, что равновесное количество HI составляет $1,2 \text{ моль}$.

$n_{равн}(HI) = 2x = 1,2 \text{ моль}$, откуда $x = 0,6 \text{ моль}$.

Найдем равновесные количества исходных веществ:

$n_{равн}(H_2) = n_{исх}(H_2) - x = 1,2 - 0,6 = 0,6 \text{ моль}$

$n_{равн}(I_2) = n_{исх}(I_2) - x = 0,7 - 0,6 = 0,1 \text{ моль}$

Наконец, рассчитаем константу равновесия $K_c$. Для реакции $H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2HI$ константа равновесия выражается как:

$K_c = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]}$

Так как число молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения одинаково ($\Delta n = 2 - (1+1) = 0$), то объем системы $V$ сокращается, и в расчете можно использовать равновесные мольные количества веществ:

$K_c = \frac{(n_{равн}(HI))^2}{n_{равн}(H_2) \cdot n_{равн}(I_2)}$

Подставим найденные значения:

$K_c = \frac{(1,2)^2}{0,6 \cdot 0,1} = \frac{1,44}{0,06} = 24$

Ответ: 24.