Каковы значения константы равновесия Кр и Кс для реакции образования метана 2СО + 2Н2 = СН4 + СО2 при температуре 1000

Тема: Реакция образования метана (2СО + 2Н2 = СН4 + СО2)

Разъяснение: Константы равновесия (Kp и Kc) связаны с равновесием реакции и позволяют нам оценить направление реакции при заданных условиях, таких как температура и давление. Константа равновесия Kp выражается в зависимости от давлений газовых компонентов, а Kc - в зависимости от их концентраций.

Для реакции образования метана (2CO + 2H2 = CH4 + CO2) значения констант равновесия можно найти, зная состав равновесной смеси газов. Для этого нам понадобятся концентрации (или давления) каждого из компонентов.

По условию задачи, равновесная смесь газов по объему состоит из 22,2% СН4, 31,8% СО2, 25,8% Н2 и 20,2% СО. Объемное процентное содержание переводится в мольную долю, используя закон Дальтона.

Теперь мы можем использовать найденные значения концентраций (в моль/л) для вычисления значений констант равновесия. Константы равновесия можно найти с использованием следующих формул:

\(Kp = \frac{{(P_{CH4} * P_{CO2})}}{{(P_{CO}^2 * P_{H2}^2)}}\)

\(Kc = \frac{{[CH4] * [CO2]}}{{[CO]^2 * [H2]^2}}\)

где [X] - концентрация в моль/л, а P - давление газа в Па.

Пример использования:
Зная концентрации (в моль/л) газов относительно общего объема, можем вычислить значения констант равновесия Kp и Kc:

[CH4] = 22.2% * V / 100
[CO2] = 31.8% * V / 100
[H2] = 25.8% * V / 100
[CO] = 20.2% * V / 100

P_CH4 = [CH4] * R * T
P_CO2 = [CO2] * R * T
P_CO = [CO] * R * T
P_H2 = [H2] * R * T

где V - общий объем смеси газов, R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.

10.131428 * 10^5 Па = (P_CH4 * P_CO2) / (P_CO^2 * P_H2^2)

Kp = 10.131428 * 10^5 Па

[K] = [CH4] * [CO2] / ([CO]^2 * [H2]^2)

Kc = ([CH4] * [CO2]) / ([CO]^2 * [H2]^2)

Совет: Для более простого решения данной задачи, рекомендуется использовать таблицу долей или мольную табличку для мгновенного нахождения концентраций веществ.

Упражнение: При температуре 1200 К и давлении 30,3 ∙10^5 Па равновесная смесь газов по объему состоит из 20,9% СН4, 29,1% СО2, 24,7% Н2 и 25,3% СО. Найдите значения констант равновесия Kp и Kc.