Задача на смещение химического равновесия

[Илья Проноза]

Химическое равновесие гомогенной системы A + В 3 C + D установилось при концентрациях (моль/л), указанных в таблице. Затем концентрацию одного из веществ увеличили (+) или уменьшили (-) на величину, указанную в скобках. Вычислите новые равновесные концентрации веществ после смещения равновесия. D.     Решать это за меня не нужно, просто объясните ,пожалуйста, как такое решать .

 

 

[ваниил]

У тебя есть уравнение химической реакции, которая находится в равновесии, к примеру

2А + В = С + 2D

по ней ты состaвляешь уравнение, где в числителе пишешь концентрации продуктов, возведененные в степень равную их коэффициенту в уравнении химической реакции, а в знаменателе то же самое, но для исходных веществ. И приравниваешь это все к константе равновесия:

К = [C]×[D]²/[A]²×[B]

Рассмотрим все на конкретном примере. Пусть К=4, [A]=1 М, [B]=1 М, [C]=1 М, [D]=2 М (М - это моль/л), тогда имеем

К=1×2²/1×1²=4

Пусть концентрация В увеличится на 1 М: [В]=2 М

В таком случае наша система выходит из равновесия и реакция начинает протекать вплоть до наступления нового равновесия, в результате чего мы получаем новые равновесные концентрации. Их нам и предстоит вычислить. Логика тут следующая: если увеличилась концентрация реагента, то начнется прямая реакция и  концентрация всех реагентов станет меньше на х, а концентрация всех продуктов увеличится на х (потому что все они связаны стехиометрически через уравнение). Если же увеличивается концентрация продукта, то пойдет уже обратная реакция, что приведет к уменьшению концентрации всех продуктов на х и к увеличению концентрации всех реагентов на х (х тут неизвестная переменная). Сейчас всё распишу и станет яснее.

Возвращаемся к нашему примеру. Концентрация В, т.е. реагента, увеличилась, из чего следует

К=(1+х)×(2+х)²/(1+1-х)×(1-х)²=4

Раскрываем скобки

x³+5x²+8x+4/(-x³+4x²-5x+2)=4

Преобразуем

5х³-11х²+28х-4=0

Находим корни уравнения

х=0,1512

х=1,02+2,06i

х=1,02-2,06i

Как видно, вещественный корень всего один, остальные выражены комплексными числами.

Из чего следует, что новые равновесные концентрации будут равны [A]=0,8488 М, [B]=1,8488 М, [C]=1,1512 М, [D]=2,1512 М

 

Изменено 3 Марта, 2024 в 19:41 пользователем ваниил
Опечатка