При заданной температуре, константа равновесия для гетерогенной реакции Fe3O4(к) + H2(г) ⇌ 3FeO(к) + H2O(г) составляет

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение константы равновесия и знание начальной концентрации водорода.

Уравнение константы равновесия для данной реакции имеет вид:

\(\frac{{[FeO]^3 \cdot [H_2O]}}{{[Fe_3O_4]}} = 2\).


Где:
\[ [FeO] \] - концентрация FeO,
\[ [H_2O] \] - концентрация H2O,
\[ [Fe_3O_4] \] - концентрация Fe3O4.


Мы знаем начальную концентрацию \( [H_2] = 0,9 \) моль/л.

Теперь нам нужно найти значение концентрации водорода в равновесном состоянии. Чтобы это сделать, пошагово решим данную задачу.

Шаг 1: Рассмотрим уравнение константы равновесия:

\(\frac{{[FeO]^3 \cdot [H_2O]}}{{[Fe_3O_4]}} = 2\).

Шаг 2: Вводим переменную \( х \) для обозначения концентрации H2O в равновесном состоянии.

Тогда \( [FeO] = 3x \) и \( [Fe_3O_4] = x \).

Шаг 3: Подставляем значения \( [FeO] \) и \( [Fe_3O_4] \) в уравнение константы равновесия:

\(\frac{{(3x)^3 \cdot x}}{{x}} = 2\).

Шаг 4: Упрощаем выражение:

\(27x^4 = 2\).

Шаг 5: Решаем полученное уравнение относительно \( x \):

\(x = \sqrt[4]{\frac{2}{27}}\).

Шаг 6: Вычисляем значение \( x \) при помощи калькулятора:

\(x \approx 0,558\).

Таким образом, равновесная концентрация водорода составит приблизительно 0,558 моль/л.

Округляя это значение до разумной цифры, равновесная концентрация водорода будет примерно равна 0,6 моль/л.

Итак, равновесная концентрация водорода составит примерно 0,6 моль/л при данной температуре и начальной концентрации H2, равной 0,9 моль/л.