Номер 8, страница 304 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 64. Химическое равновесие. Константа равновесия. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 8, страница 304.

Условие.

8. Константа равновесия реакции $H_{2 (г)} + I_{2 (г)} = 2HI_{(г)}$ при некоторой температуре равна 15. Смешали 1 моль водорода, 1 моль иода и 5 моль иодоводорода. В каком направлении — прямом или обратном — пойдёт реакция?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Реакция: $H_2(г) + I_2(г) \rightleftharpoons 2HI(г)$

Константа равновесия: $K_c = 15$

Начальное количество водорода: $n_{исх}(H_2) = 1$ моль

Начальное количество иода: $n_{исх}(I_2) = 1$ моль

Начальное количество иодоводорода: $n_{исх}(HI) = 5$ моль

Найти:

В каком направлении пойдёт реакция?

Решение:

Чтобы определить направление, в котором будет протекать реакция для достижения равновесия, необходимо вычислить значение реакционного коэффициента (или частного) $Q_c$ для заданных начальных условий и сравнить его с константой равновесия $K_c$.

Выражение для реакционного коэффициента $Q_c$ имеет такой же вид, как и для константы равновесия, но в него подставляют текущие (неравновесные) концентрации или количества веществ:

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

Так как в данной реакции число молей газообразных веществ в левой и правой частях уравнения одинаково ($1+1=2$), то объем системы $V$ в расчетах сокращается. Поэтому вместо концентраций можно использовать количества веществ (в молях).

$Q_c = \frac{(\frac{n(HI)}{V})^2}{(\frac{n(H_2)}{V}) \cdot (\frac{n(I_2)}{V})} = \frac{n(HI)^2}{n(H_2) \cdot n(I_2)}$

Подставим исходные количества веществ в это выражение:

$Q_c = \frac{(5)^2}{1 \cdot 1} = \frac{25}{1} = 25$

Теперь сравним полученное значение $Q_c$ со значением константы равновесия $K_c=15$.

Существуют три возможных случая:

• Если $Q_c < K_c$, реакция протекает в прямом направлении.
• Если $Q_c > K_c$, реакция протекает в обратном направлении.
• Если $Q_c = K_c$, система находится в состоянии равновесия.

В нашем случае $Q_c = 25$, а $K_c = 15$.

Поскольку $Q_c > K_c$ ($25 > 15$), это означает, что в начальный момент времени отношение концентраций продуктов к концентрациям реагентов больше, чем в состоянии равновесия. Чтобы система достигла равновесия, значение $Q_c$ должно уменьшиться. Это произойдет за счет уменьшения количества продукта (HI) и увеличения количества реагентов (H₂ и I₂). Следовательно, реакция пойдет в обратном направлении.

Ответ: Реакция пойдёт в обратном направлении.