Какое давление установится в сосуде, имеющем объем 1 л и содержащем 1 г N2O4 при температуре 25 °С, с учетом равновесия

Для решения этой задачи мы можем использовать принцип Ле Шателье. Чтобы найти давление, установившееся в сосуде, нам необходимо учесть соотношение между концентрациями веществ в равновесной реакции и значение равновесной константы.

Сначала определим начальные концентрации веществ. В условии сказано, что сосуд содержит 1 г N2O4. Чтобы найти начальную концентрацию N2O4, мы можем использовать его молярную массу. Молярная масса N2O4 равна 92 г/моль, поэтому начальная концентрация N2O4 будет равна:

$$c_{N2O4}=\frac{m_{N2O4}}{M_{N2O4}}=\frac{1г}{92г/моль}=0,0109моль/л$$

Согласно уравнению реакции, одна моль N2O4 превращается в две моли NO2. Поэтому начальная концентрация NO2 будет равна:

$$c_{NO2}=2\times c_{N2O4}=2\times 0,0109моль/л=0,0218моль/л$$

Затем мы можем использовать равновесную константу, чтобы найти конечные концентрации веществ. Для равновесной реакции N2O4(г) = 2NO2(г) значение равновесной константы Кр равно 0,143. Равновесная константа определяет соотношение между концентрациями веществ в равновесии. В данной реакции это соотношение следующее:

$$Кр=\frac{[NO2{]}^2}{[N2O4]}$$

Где [NO2] - концентрация NO2 в равновесии, а [N2O4] - концентрация N2O4 в равновесии.

Мы знаем начальные концентрации NO2 и N2O4, поэтому мы можем использовать это соотношение, чтобы найти [NO2]:

$$0,143=\frac{[NO2{]}^2}{[N2O4]}=\frac{[NO2{]}^2}{0,0109моль/л}$$

Решая эту пропорцию, получаем:

$$[NO2{]}^2=0,143\times 0,0109моль/л=0,001557моль/л$$

Теперь извлекая квадратный корень из обеих сторон уравнения получаем:

$$[NO2]\approx \sqrt{0,001557моль/л}=0,0395моль/л$$

Таким образом, концентрация NO2 в сосуде при установлении равновесия будет примерно равна 0,0395 моль/л.

Наконец, чтобы найти давление в сосуде, мы можем использовать идеальный газовый закон:

$$P\times V=n\times R\times T$$

Где P - давление, V - объем сосуда, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная и T - температура.

Мы знаем, что объем сосуда равен 1 л и температура равна 25 °С, что равно 298 К. Мы также знаем количество вещества NO2:

$$n=c_{NO2}\times V=0,0395моль/л\times 1л=0,0395моль$$

Подставляем все значения в уравнение и решаем его относительно P:

$$P=\frac{n\times R\times T}{V}=\frac{0,0395моль\times 0,0821л\cdot атм/(моль\cdot К)\times 298К}{1л}\approx 0,992атм$$

Таким образом, давление, установившееся в сосуде с объемом 1 л и содержащем 1 г N2O4 при температуре 25 °С, с учетом равновесия реакции и константы равновесия, будет примерно равно 0,992 атм.