Известные данные:
Объем реактора (V) = 11.42 л
Количество веществ вводимых в реактор:
n(SO2) = 2.43 моль
n(O2) = 2.47 моль
Количество уменьшившегося SO2:
Δn(SO2) = -1.85 моль
Мы хотим вычислить Кс - постоянную равновесия. Для этого нам понадобится использовать выражение для равновесной константы:
Кс = [SO3]^2 / ([SO2]^2 * [O2])
Где [SO3], [SO2] и [O2] - концентрации этих веществ в равновесной системе.
Мы можем определить концентрации SO3, SO2 и O2, зная их начальные концентрации и изменение количества SO2.
Сначала определим изменение количества SO3. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль SO2 образуется 2 моль SO3. Следовательно, поскольку уменьшилось 1.85 моль SO2, количество SO3 увеличилось на 1.85 моль * 2 моль SO3 / 2 моль SO2 = 1.85 моль SO3.
Теперь мы можем определить количество SO3 в равновесной системе. Начальное количество SO3 было равно 0 моль, поскольку мы его не вводили в реактор. Таким образом, общее количество SO3 в равновесной системе будет 1.85 моль SO3.
Теперь давайте определим концентрации SO2 и O2 в равновесной системе. Концентрация - это количество вещества, деленное на объем реактора.
Концентрация SO2 в равновесной системе будет равна (начальное количество SO2 - изменение количества SO2) / объем реактора. В данном случае это (2.43 моль - 1.85 моль) / 11.42 л = 0.051 моль/л.
Аналогично, концентрация O2 в равновесной системе будет равна (начальное количество O2) / объем реактора. В данном случае это 2.47 моль / 11.42 л = 0.216 моль/л.
Теперь у нас есть все необходимые данные для вычисления Кс:
1. Формула для расчета изменения энергии реакции по закону Гесса:
ΔH°(реакция) = ΣnΔH°(продукты) - ΣmΔH°(реагенты)
Где:
ΔH°(реакция) - изменение энергии реакции
ΔH°(продукты) - энтальпия продуктов
ΔH°(реагенты) - энтальпия реагентов
n и m - коэффициенты перед продуктами и реагентами соответственно.
2. Рассчитаем энтальпию реакции гидролиза мочевины, используя приведенные выше значения и формулу. Для этого нужно превратить реакцию в уравнение, в котором энтальпия продуктов и реагентов будет указана на правильном месте:
CO(NH2)2 + H2O → CO2 + 2NH3
Теперь запишем формулу для расчета энергии реакции по закону Гесса:
Для начала, давайте распишем данную реакцию:
2SO2 (г) + O2 (г) ⇌ 2SO3 (г)
Известные данные:
Объем реактора (V) = 11.42 л
Количество веществ вводимых в реактор:
n(SO2) = 2.43 моль
n(O2) = 2.47 моль
Количество уменьшившегося SO2:
Δn(SO2) = -1.85 моль
Мы хотим вычислить Кс - постоянную равновесия. Для этого нам понадобится использовать выражение для равновесной константы:
Кс = [SO3]^2 / ([SO2]^2 * [O2])
Где [SO3], [SO2] и [O2] - концентрации этих веществ в равновесной системе.
Мы можем определить концентрации SO3, SO2 и O2, зная их начальные концентрации и изменение количества SO2.
Сначала определим изменение количества SO3. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль SO2 образуется 2 моль SO3. Следовательно, поскольку уменьшилось 1.85 моль SO2, количество SO3 увеличилось на 1.85 моль * 2 моль SO3 / 2 моль SO2 = 1.85 моль SO3.
Теперь мы можем определить количество SO3 в равновесной системе. Начальное количество SO3 было равно 0 моль, поскольку мы его не вводили в реактор. Таким образом, общее количество SO3 в равновесной системе будет 1.85 моль SO3.
Теперь давайте определим концентрации SO2 и O2 в равновесной системе. Концентрация - это количество вещества, деленное на объем реактора.
Концентрация SO2 в равновесной системе будет равна (начальное количество SO2 - изменение количества SO2) / объем реактора. В данном случае это (2.43 моль - 1.85 моль) / 11.42 л = 0.051 моль/л.
Аналогично, концентрация O2 в равновесной системе будет равна (начальное количество O2) / объем реактора. В данном случае это 2.47 моль / 11.42 л = 0.216 моль/л.
Теперь у нас есть все необходимые данные для вычисления Кс:
Кс = [SO3]^2 / ([SO2]^2 * [O2])
= (1.85 моль)^2 / ((0.051 моль/л)^2 * (0.216 моль/л))
= 1.85^2 / (0.051^2 * 0.216)
≈ 7.315 / 0.058896
≈ 124.29
Таким образом, значение постоянной равновесия Кс примерно равно 124.29.
Я надеюсь, что ответ был понятен и полезен для вас. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задать их!
ΔH°(реакция) = ΣnΔH°(продукты) - ΣmΔH°(реагенты)
Где:
ΔH°(реакция) - изменение энергии реакции
ΔH°(продукты) - энтальпия продуктов
ΔH°(реагенты) - энтальпия реагентов
n и m - коэффициенты перед продуктами и реагентами соответственно.
2. Рассчитаем энтальпию реакции гидролиза мочевины, используя приведенные выше значения и формулу. Для этого нужно превратить реакцию в уравнение, в котором энтальпия продуктов и реагентов будет указана на правильном месте:
CO(NH2)2 + H2O → CO2 + 2NH3
Теперь запишем формулу для расчета энергии реакции по закону Гесса:
ΔH°(реакция) = ΣnΔH°(продукты) - ΣmΔH°(реагенты)
ΔH°(реакция) = (1 * ΔH°(CO2) + 2 * ΔH°(NH3)) - (ΔH°(CO(NH2)2) + ΔH°(H2O))
Подставим значения энтальпий:
ΔH°(реакция) = (1 * (-413 кДж/моль) + 2 * (-80,8 кДж/моль)) - ((-333,2 кДж/моль) + (-286 кДж/моль))
Выполним вычисления:
ΔH°(реакция) = (-413 кДж/моль - 161,6 кДж/моль) - (-619,2 кДж/моль)
ΔH°(реакция) = -574,6 кДж/моль + 619,2 кДж/моль
ΔH°(реакция) = 44,6 кДж/моль
Таким образом, изменение энергии реакции гидролиза мочевины при 25°C (298K) составляет 44,6 кДж/моль.