Уравнение константы равновесия химической реакции С(т)+О2 (r) CO2 имеет вид.

Константа равновесия химической реакции выражает соотношение между концентрациями (или парциальными давлениями) веществ в системе, находящейся в состоянии равновесия. Рассмотрим химическую реакцию:

C(тв) + O₂(г) ⇌ CO₂(г).

Общее определение константы равновесия

Уравнение константы равновесия для гетерогенных (и гомогенных) реакций записывается через выражение:

[ K = \frac{[\text{продукты}]^{\text{стехиометрические коэффициенты}}}{[\text{реагенты}]^{\text{стехиометрические коэффициенты}}}. ]

Здесь:

• ( K ) — константа равновесия.
• ( [ ] ) — концентрация (или парциальное давление) вещества.
• Стехиометрические коэффициенты берутся из уравнения реакции.

Особенность гетерогенных систем

В данной реакции углерод (( C )) находится в твердом состоянии, а кислород (( O_2 )) и диоксид углерода (( CO_2 )) — в газообразном. Для гетерогенных систем (с участием твердых веществ) концентрация твердых веществ считается постоянной, так как плотность твердого вещества при данной температуре не изменяется. Поэтому твердые вещества не включаются в выражение для константы равновесия.

Уравнение константы равновесия

Рассматриваемая химическая реакция:

[ C(тв) + O₂(г) ⇌ CO₂(г), ]

будет иметь следующее выражение для константы равновесия:

[ K = \frac{P_{\text{CO}2}}{P{\text{O}_2}}, ]

где:

• ( P_{\text{CO}_2} ) — парциальное давление ( CO_2 ) в состоянии равновесия.
• ( P_{\text{O}_2} ) — парциальное давление ( O_2 ) в состоянии равновесия.

Обратите внимание, что ( C(тв) ) не входит в выражение ( K ), так как это твердое вещество.

Важные уточнения:

1. Если реакция рассматривается в условиях концентраций, а не парциальных давлений, то выражение для ( K ) записывается через молярные концентрации газов.
2. Константа равновесия ( K ) зависит от температуры. При изменении температуры состояние равновесия смещается (согласно принципу Ле Шателье), и значение ( K ) изменяется.
3. Размерность ( K ) зависит от вида реакции. В данном случае ( K ) будет иметь размерность давления, так как в числителе и знаменателе используются парциальные давления.

Таким образом, уравнение константы равновесия для данной реакции (с использованием парциальных давлений) имеет вид:

[ K = \frac{P_{\text{CO}2}}{P{\text{O}_2}}. ]

Константа равновесия для реакции ( \text{C} (т) + \text{O}_2 (г) \rightleftharpoons \text{CO}_2 (г) ) записывается как:

[ K = \frac{[\text{CO}_2]}{[O_2]} ]

При этом концентрация углерода (твёрдого вещества) не учитывается в уравнении, так как его активность считается равной 1.

Константа равновесия химической реакции выражает соотношение концентраций продуктов и реагентов в состоянии равновесия. Для реакции, которую вы привели, уравнение можно записать следующим образом:

[ \text{C (т) + O}_2 (g) \rightleftharpoons \text{CO}_2 (g) ]

В этом уравнении:

• С (т) — твердый углерод (графит),
• O₂ (g) — газообразный кислород,
• CO₂ (g) — газообразный углекислый газ.

Константа равновесия ( K ) для этой реакции может быть записана по следующей формуле:

[ K = \frac{[\text{CO}_2]}{[\text{O}_2]} ]

Однако важно заметить, что в уравнении константы равновесия не учитываются твердые вещества (в данном случае углерод), так как их концентрация считается постоянной и не влияет на равновесие. Таким образом, окончательное уравнение для константы равновесия будет выглядеть так:

[ K = \frac{P_{\text{CO}2}}{P{\text{O}_2}} ]

где ( P_{\text{CO}2} ) и ( P{\text{O}_2} ) — парциальные давления углекислого газа и кислорода соответственно.

Константа равновесия ( K ) зависит от температуры, и для данной реакции она будет различной при разных температурных условиях. При увеличении температуры, если реакция эндотермическая, то константа равновесия возрастает, и наоборот для экзотермических реакций. Для данной реакции, где углерод окисляется до углекислого газа, можно сказать, что она экзотермическая.

Важным аспектом является то, что константа равновесия не показывает скорость реакции, а лишь состояние системы в равновесии. Это значит, что реакции могут происходить с разными скоростями, но в конечном итоге система достигнет состояния, где соотношение концентраций реагентов и продуктов будет соответствовать значению ( K ).