ВсОШ 2024, 9 класс, №9-5
Гетерогенное равновесие
В замкнутый сосуд объёмом л, содержащий некоторое количество графита, поместили г . Сосуд нагрели до , в результате установилось равновесие + C(тв) . Средняя молярная масса газовой смеси в сосуде в состоянии равновесия оказалась равна г/моль. Рассчитайте общее равновесное давление в сосуде (в бар), равновесные парциальные давления и (в бар) и константу равновесия протекающей в сосуде реакции.
Обоснование, расчёты и уравнения приведите в полном решении.
Общее давление, бар.
, бар.
, бар.
.
Сколько граммов нужно поместить в сосуд при условиях из пункта , чтобы средняя молярная масса газовой смеси в состоянии равновесия оказалась равна г/моль?
Масса, г.
Если в равновесную смесь добавить при постоянном объёме до увеличения общего давления в раза, как это повлияет на равновесное количество ? Объясните свой ответ (ответ без объяснения не засчитывается).
Объяснение приведите в полном решении.
Если в равновесную смесь добавить при постоянном давлении до увеличения общего объёма в раза, как это повлияет на равновесное количество ? Объясните свой ответ (ответ без объяснения не засчитывается).
Объяснение приведите в полном решении.
Пусть в сосуде изначально находилось г графита. Сколько граммов нужно поместить в сосуд при условиях из пункта , чтобы при установлении равновесия осталось следовое (близкое к нулю) количество графита? Необходимая информация: – константа равновесия, выраженная через парциальные давления участников реакции (в бар). бар = Па. Во всех расчётах газы считайте идеальными.
Масса, г.
Полное решение задачи.
Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.
Ответ
Решение
. Средняя молярная масса газовой смеси равна
= + ,
где x() – мольные доли и . Следовательно,
= + ,
откуда = , x() = . Начальное количество равно / = моль. Пусть к моменту установления равновесия прореагировало моль . Тогда осталось моль и образовалось моль . Общее количество газов в равновесной смеси равно – + = моль. Мольная доля равна
x() = / = .
Отсюда = , и общее количество газов равно = моль. Тогда общее равновесное давление в сосуде равно = = = Па = бар. Равновесные давления и равны = = бар, = = бар. Константа равновесия равна = бар):
= = = .
. Если средняя молярная масса смеси равна г/моль, то . Значит, = = , где – общее равновесное давление. Тогда = , откуда = бар. Пусть начальное количество равно моль и к моменту установления равновесия прореагировало моль , тогда осталось моль и образовалось моль . Общее количество газов в равновесной смеси равно + = моль. Если мольные доли и равны, то и их количества равны. Тогда = , откуда = , и общее количество газов равно = моль. Следовательно, = = = моль. Начальное количество равно = = моль. Тогда начальная масса равна = г.
. Если добавить при постоянном объёме, то парциальные давления участвующих в реакции газов не изменятся, поэтому равновесное количество не изменится.
. Если добавить при постоянном давлении с увеличением общего объёма, то парциальные давления участвующих в реакции газов уменьшатся, что эквивалентно уменьшению общего давления в системе, поэтому по принципу Ле Шателье равновесное количество увеличится.
. Начальное количество графита равно / = моль. Пусть начальное количество равно моль. К моменту установления равновесия прореагирует по моль графита и , останется – моль и образуется моль . Тогда равновесное давление будет равно ( ) = = = Па = бар. Равновесное давление находим из константы равновесия:
= ,
откуда = бар. Равновесное количество равно ( . ) = = = моль. Следовательно, начальное количество равно моль. Тогда начальная масса равна = г.