Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 50.
Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:
H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g) ΔHor = 41,17 kJ ⋅ mol-1
w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2.
W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej
reakcji.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.
Określ, czy zmniejszenie o połowę objętości zamkniętego reaktora, do którego wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2, spowoduje w temperaturze 800 K wzrost wydajności tworzenia CO i H2O w wyniku tej reakcji. Odpowiedź uzasadnij.
Rozwiązanie
Przykład poprawnej odpowiedzi
Zmniejszenie o połowę objętości reaktora nie spowoduje wzrostu wydajności tworzenia CO
i H2O w wyniku opisanej reakcji, ponieważ łączna liczba moli gazowych substratów tej
reakcji jest równa łącznej liczbie moli jej produktów. Zmiana ciśnienia (przez zmianę
objętości reaktora) nie ma wpływu na równowagę tej reakcji.
Wskazówki
Aby poprawnie rozwiązać to zadanie, należy zauważyć, że zmniejszenie objętości reaktora powoduje zwiększenie ciśnienia panującego w jego wnętrzu. Dzięki temu pozostaje nam rozważenie, czy zmiana ciśnienia ma wpływ na wydajność opisanej reakcji. Wiemy, że wpływ taki jest obserwowany w przypadku reakcji przebiegających z udziałem gazów, ale tylko wtedy, gdy liczba moli gazowych substratów jest różna od liczby moli gazowych produktów. W przypadku opisanej reakcji wszystkie substraty i produkty są gazami, ale łączna liczba moli substratów jest taka sama, jak łączna liczba moli produktów, i wynosi 2. Zmniejszenie objętości reaktora, czyli zwiększenie ciśnienia, nie ma więc wpływu na równowagę tej reakcji chemicznej.
