Что такое значения константы равновесия Кр и Кс для реакции образования метана: 2СО + 2Н2 = СН4 + СО2 при температуре

Тема вопроса: Константы равновесия для реакций

Пояснение:

Значения константы равновесия Кр и Кс представляют собой коэффициенты, характеризующие равновесную концентрацию реагентов и продуктов в химической реакции.

Для данной реакции образования метана: 2CO + 2H2 = CH4 + CO2, константы равновесия Кр и Кс можно вычислить, используя следующие формулы:

Кр = ([CH4] * [CO2]) / ([CO]^2 * [H2]^2)
Кс = (p[CH4] * p[CO2]) / (p[CO]^2 * p[H2]^2)

где [X] обозначает концентрацию компонента X в равновесной смеси, а p[X] - частичное давление компонента X.

По условию задачи, равновесная смесь газов содержит 22,2% метана (СН4), 31,8% диоксида углерода (CO2), 25,8% водорода (Н2) и 20,2% оксида углерода (CO).

Применяя эти значения к формулам для Кр и Кс, можно рассчитать значения констант равновесия для данной реакции.

Демонстрация:
Задача: Вычислите значения констант равновесия Кр и Кс для реакции образования метана, если объемная равновесная смесь газов содержит 22,2% CH4, 31,8% CO2, 25,8% H2, 20,2% CO.

Решение:
Для расчета значений Кр и Кс необходимо воспользоваться формулами, приведенными выше:
Кр = ([CH4] * [CO2]) / ([CO]^2 * [H2]^2)
Кс = (p[CH4] * p[CO2]) / (p[CO]^2 * p[H2]^2)

Исходя из условия задачи, получим следующие значения концентрации и давления:
[CH4] = 0.222, [CO2] = 0.318, [H2] = 0.258, [CO] = 0.202
p[CH4] = 0.222, p[CO2] = 0.318, p[H2] = 0.258, p[CO] = 0.202

Подставляем эти значения в формулы и решаем:

Кр = (0.222 * 0.318) / (0.202^2 * 0.258^2)
Кр = 1.765 / (0.041 * 0.067)
Кр = 1.765 / 0.002747
Кр ≈ 641.2 (округленно)

Кс = (0.222 * 0.318) / (0.202^2 * 0.258^2)
Кс = 0.222 / (0.041 * 0.067)
Кс ≈ 0.222 / 0.002747
Кс ≈ 80.84 (округленно)

Таким образом, значения констант равновесия Кр и Кс для данной реакции при заданных условиях равны примерно 641.2 и 80.84 соответственно.

Совет:
Для лучшего понимания и запоминания констант равновесия рекомендуется изучать принципы Ле Шателье и факторы, влияющие на равновесие, такие как концентрация, давление и температура.

Задача для проверки:
Вычислите значения констант равновесия Кр и Кс для реакции образования аммиака (NH3) из азота и водорода по следующей химической реакции:
N2 + 3H2 = 2NH3
При объемной равновесной смеси газов, содержащей 12% NH3, 45% N2 и 43% H2.