При каких концентрациях (моль/л) кислорода (O2) и водорода (H2) скорость реакции 2H2 + O2 => 2H2O равна константе

Для определения концентраций, при которых скорость реакции 2H2 + O2 => 2H2O будет равна константе скорости, мы можем использовать закон действующих масс. Этот закон гласит, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов, возведенных в степени, равной их стехиометрическому коэффициенту.

Для данной реакции стехиометрические коэффициенты для H2 и O2 равны 2 и 1 соответственно. Поэтому выражение для скорости этой реакции будет:

\[v = k \cdot [H2]^2 \cdot [O2]\]

где v - скорость реакции, \([H2]\) и \([O2]\) - концентрации водорода и кислорода соответственно, а k - константа скорости.

Мы хотим найти такие концентрации, при которых скорость реакции будет постоянной (равной константе скорости). Это означает, что скорость (v) будет не зависеть от изменения концентраций \([H2]\) и \([O2]\). Следовательно, можно записать уравнение:

\[k \cdot [H2]^2 \cdot [O2] = k"\]

где k" - константа скорости.

Для упрощения решения, предположим, что k и k" равны единице (k = k" = 1), это не влияет на само решение, но упрощает вычисления. Теперь у нас есть:

\[[H2]^2 \cdot [O2] = 1\]

Так как мы не можем найти точные значения для \([H2]\) и \([O2]\), мы можем рассмотреть отношение между их концентрациями. Допустим, мы обозначим концентрацию водорода как x, тогда концентрация кислорода будет равна 1/x (обратная величина).

Заменим \([H2]\) и \([O2]\) в уравнении:

\[(x)^2 \cdot \left(\frac{1}{x}\right) = 1\]

Это уравнение можно упростить, умножив x и \(\frac{1}{x}\):

\[x = 1\]

Таким образом, когда концентрация водорода равна единице моль на литр, а концентрация кислорода равна единице моль на литр, скорость реакции будет равна константе скорости.

Но мы также предположили, что k = k" = 1 для упрощения вычислений. Если у вас есть конкретные значения k и k", то вы можете использовать их для нахождения конкретных концентраций.