Константа равновесия системы

[kolyuchka]

Константа равновесия системы 2No+O2 <=> 2NO2 при некоторой температуре имеет значение 2,22, а начальная концентрация NO=4 моль/л. Какое количества вещества O2 надо ввести на 1 литр системы,чтобы молярная доля окисленного NO составила 40%?

[stearan]

В 07.11.2023 в 15:12, kolyuchka сказал:

Константа равновесия системы 2No+O2 <=> 2NO2 при некоторой температуре имеет значение 2,22, а начальная концентрация NO=4 моль/л. Какое количества вещества O2 надо ввести на 1 литр системы,чтобы молярная доля окисленного NO составила 40%?

интересная задача...кто-же такие придумывает...

советую Вам первым делом посчитать (по идеально-газовому уравнению состояния, хоть оно и на гране применимости в данном случае ) какое будет, при температуре напр. 20°С, давление в сосуде, в котором в одном литре объема находятся 4 моля NО.

дальше, для справки: реакция 2NО+O₂ → 2NO₂  (в указанном направлении) здорово экзотермичная и её скорость пропорциональна давлению в кубе!

как-бы указанный  эксперимент не кончился ?

----------------

а так, если отвлечься от реальности и продолжать по-школьному, по условиям задачи имеем: 

из начально имеющихся 4 молей NО 40% т.е. 1.6 моля окислилось до NО₂

условия равновесия тоже заданы: [NO₂]²/([NO]²*[O₂]) = 2.22 и из них

ищем начальное количество О₂  = n молей:   1.6² = 2.22*2.4²*(n-0.8) откуда получим n = 1 моль

Изменено 7 Ноября, 2023 в 15:35 пользователем stearan

[yatcheh]

07.11.2023 в 17:58, stearan сказал:

реакция 2NО+O₂ → 2NO₂  (в указанном направлении) здорово экзотермичная и её скорость пропорциональна давлению в кубе!

как-бы указанный  эксперимент не кончился ?

 

Если токовать о кинетике (хотя в задаче речь не о ней), то эта реакция в некотором роде уникальна - у неё отрицательный температурный коэффициент скорости (окисляется не NO, а его димер). 

Так что ничего страшного

[stearan]

В 07.11.2023 в 19:27, yatcheh сказал:

эта реакция в некотором роде уникальна - у неё отрицательный температурный коэффициент скорости (окисляется не NO, а его димер). 

всё так и есть. только...
производства азотки работают при давлениях от 3 (древние) до 9-11 (современные "dual-pressure") атм, начальное содержание NО в газе порядка 10% мольных.

при этих условиях реакция в обратную сторону (распад NО₂ на NО и О₂) начинает преобладать над окислением: при низких (~3atm) давлениях где-то выше 250°С, при ~10atm - около 400°С. охлаждение до температур порядка 20°С а то и ниже требуется на финише, в башне окислительной абсорбции, чтобы добить содержание NОх-ов до сотен ппм, причем процесс этот в конце упирается как-раз в окисление NО (который не абсорбируется) до NО₂ (который затем димеризует в N₂О₄ и реагирует с водой). 

в нашей школьной задачке ситуация другая. 4 моля NО в литре при 20° - это почти 100 атм. если туда пихнуть чистого кислорода, то реакция полетит мгновенно до равновесия, которое не понятно где при таком давлении будет, но очевидно выше оных 400°. со всеми последствиями.

 

[ash111]

В 07.11.2023 в 21:07, stearan сказал:

4 моля NО в литре при 20° - это почти 100 атм.

блин, точно же)) такая концентрация в растворе то не всегда достижима, а тут газ?

[kolyuchka]

В 07.11.2023 в 18:58, stearan сказал:

интересная задача...кто-же такие придумывает...

советую Вам первым делом посчитать (по идеально-газовому уравнению состояния, хоть оно и на гране применимости в данном случае ) какое будет, при температуре напр. 20°С, давление в сосуде, в котором в одном литре объема находятся 4 моля NО.

дальше, для справки: реакция 2NО+O₂ → 2NO₂  (в указанном направлении) здорово экзотермичная и её скорость пропорциональна давлению в кубе!

как-бы указанный  эксперимент не кончился ?

----------------

а так, если отвлечься от реальности и продолжать по-школьному, по условиям задачи имеем: 

из начально имеющихся 4 молей NО 40% т.е. 1.6 моля окислилось до NО₂

условия равновесия тоже заданы: [NO₂]²/([NO]²*[O₂]) = 2.22 и из них

ищем начальное количество О₂  = n молей:   1.6² = 2.22*2.4²*(n-0.8) откуда получим n = 1 моль

Спасибо!!