Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы: СН4 + СО2 2СО + 2Н2. Как следует изменить...

[Kr] = ([CO]^2 [H2]^2) / ([CH4] [CO2])

[CO]^2 [H2]^2 / [CH4] [CO2]

Для данной реакции:

[ \text{CH}_4 + \text{CO}_2 \rightleftharpoons 2\text{CO} + 2\text{H}_2 ]

выражение для константы равновесия ( K_c ) (концентрационная константа равновесия) записывается как отношение произведения концентраций продуктов реакции к произведению концентраций реагентов, возведенных в степени, соответствующие их стехиометрическим коэффициентам. Формула для ( K_c ) будет следующей:

[ K_c = \frac{[\text{CO}]^2 [\text{H}_2]^2}{[\text{CH}_4] [\text{CO}_2]} ]

Теперь рассмотрим, как изменить условия для увеличения выхода водорода.

1. Температура: Поскольку прямая реакция (образование водорода) является эндотермической, повышение температуры будет способствовать смещению равновесия в сторону образования продуктов, то есть увеличению выхода водорода. Это объясняется принципом Ле Шателье, который гласит, что система стремится компенсировать внешние изменения. В данном случае, повышение температуры способствует поглощению тепла реакцией, что сдвигает равновесие вправо.

2. Давление: В данной реакции из одного моля реагентов образуется три моля продуктов ((1 + 1 \rightarrow 2 + 2)). Увеличение числа молекул означает, что реакция приводит к увеличению объема. Согласно принципу Ле Шателье, снижение давления будет способствовать смещению равновесия в сторону увеличения объема, то есть вправо, к продуктам реакции, что также способствует увеличению выхода водорода.

Таким образом, для увеличения выхода водорода следует повысить температуру и понизить давление.