Η σταθερά ισορροπίας για την παρακάτω αντίδραση είναι 31,25 σε SO2 0,03 O2 0,05 και H2S 0,15 Ποια συγκέντρωση του H2O;

Ρωτάτε για τη σταθερά ισορροπίας για την ακόλουθη αντίδραση:

2 h₂s (g) + 3 o₂ (g) ⇌ 2 h₂o (g) + 2 so₂ (g)

Δείτε πώς μπορείτε να προσδιορίσετε τη συγκέντρωση του H₂O σε ισορροπία:

1. Κατανοήστε τη σταθερά ισορροπίας (k)

Η σταθερά ισορροπίας (k) μας λέει την αναλογία των προϊόντων που αντιδρούν σε ισορροπία. Για τη δεδομένη αντίδραση, ορίζεται ως:

K =[h₂o] ² [so₂] ² / [h₂s] ² [o₂] ³

2. Ρυθμίστε το τραπέζι πάγου

Θα χρησιμοποιήσουμε έναν πίνακα ICE (αρχική, αλλαγή, ισορροπία) για να οργανώσετε τις πληροφορίες και να λύσετε την άγνωστη συγκέντρωση:

| | H₂s | O₂ | H₂o | SO₂ |

| ----- | ------- | ------- | ------- | -------

| I | 0,15 | 0,05 | 0 | 0,03 |

| C | -2x | -3x | +2x | +2x |

| Ε | 0.15-2x | 0.05-3x | 2x | 0.03+2x |

* i (αρχική): Οι αρχικές συγκεντρώσεις δίνονται.

* C (αλλαγή): Χρησιμοποιούμε το «Χ» για να αντιπροσωπεύουμε τη μεταβολή της συγκέντρωσης σε ισορροπία. Δεδομένου ότι οι συντελεστές είναι 2 για H₂s και H₂o, και 3 για O₂, προσαρμόζουμε τις αλλαγές ανάλογα.

* e (ισορροπία): Οι συγκεντρώσεις ισορροπίας εκφράζονται με όρους «Χ».

3. Αντικαταστήστε την έκφραση k

Αντικαταστήστε τις συγκεντρώσεις ισορροπίας από τον πίνακα πάγου στην έκφραση k:

31.25 =(2x) ² (0.03 + 2x) ² / (0.15 - 2x) ² (0.05 - 3x) ³

4. Λύστε για «x»

Αυτή η εξίσωση είναι αρκετά περίπλοκη για την άμεση επίλυση. Ακολουθεί μια απλοποιημένη προσέγγιση:

* παραδοχή: Δεδομένου ότι το k είναι μεγάλο, υποθέστε ότι η αντίδραση μετατοπίζεται σε μεγάλο βαθμό στην πλευρά του προϊόντος. Αυτό σημαίνει ότι το «Χ» θα είναι σχετικά μικρό σε σύγκριση με τις αρχικές συγκεντρώσεις του H₂S και του O₂. Μπορούμε να απλοποιήσουμε τον παρονομαστή παραμελώντας τους όρους '-2x' και '-3x'.

31.25 ≈ (2x) ² (0,03 + 2x) ² / (0,15) ² (0,05) ³

* Επίλυση για x: Λύστε την απλοποιημένη εξίσωση για το «x». Αυτό θα περιλαμβάνει κάποια αλγεβρική χειραγώγηση.

5. Υπολογίστε τη συγκέντρωση ισορροπίας του H₂O

Μόλις έχετε την τιμή του 'x', αντικαταστήστε το πίσω στην έκφραση ισορροπίας για το H₂O:

[H₂o] =2x

Σημαντικές σημειώσεις:

* Η υπόθεση που έγινε για την απλούστευση της εξίσωσης μπορεί να εισαγάγει κάποιο σφάλμα, ειδικά αν το k δεν είναι πολύ μεγάλο.

* Εάν χρειάζεστε μια πιο ακριβή λύση, θα χρειαστεί να λύσετε την αρχική εξίσωση χωρίς την απλοποίηση. Αυτό μπορεί να απαιτεί αριθμητικές μεθόδους.