m(COCl2) = 0,99 г
T = 600 + 273 = 873ºK
V = 0,001м3
P = 1,377*10^5 Н/м2 = 137700 Па
R = 8,31 Дж/(моль*К)
COCl2 ↔ CO + Cl2
Количество вещества фосгена
n(COCl2) = m(COCl2)/M(COCl2) = 0,99/99 = 0,01 моль
Молярная концентрация фосгена в начальный момент реакции
[COCl2]o = n(COCl2)/V = 0,01/0,001 = 10 моль/м3
Пусть к моменту равновесия молярная концентрация фосгена изменилась на х моль/м3.
Δ[COCl2] = х моль/м3
Тогда по уравнению реакции изменение молярной концентрации хлора Cl2 и оксида углерода (II) СО.
Δ[CO] = Δ[Cl2] = Δ[COCl2] = х моль/м3
Равновесные концентрации газов
[COCl2] = [COCl2]о – Δ[COCl2] = (10 – х) моль/м3
[CO] = Δ[CO] = х моль/м3
[Cl2] = Δ[Cl2] = х моль/м3
По уравнению Менделеева-Клайперона молярная концентрация газовой смеси в момент равновесия.
Cм(смеси) = Р/(R*T) = 137700/(8,31*873) = 18,98 моль/м3
С другой стороны молярная концентрация газовой смеси в момент равновесия равна сумме равновесных молярных концентраций.
Cм(смеси) = [COCl2] + [CO] + [Cl2] = (10 – х) + х + х = 10 + х = 18,98 моль/м3
х = 8,98 моль/м3
Δ[COCl2] = 8,98 моль/м3
Степень превращения
α = Δ[COCl2]/[COCl2]о = 8,98 /10,0 = 0,898
В процентах степень превращения составит 89,8%
Равновесные концентрации
[COCl2] = 10 – 8,98 = 1,02 моль/м3
[CO] = 8,98 моль/м3 = 0,00898 моль/л
[Cl2] = 8,98 моль/м3 = 0,00898 моль/л
Константа равновесия реакции
Kc = [CO]*[Cl2]/[COCl2] = 0,00898*0,00898/0,00102 = 0,079
Пусть степень диссоциации фосгена снизилась на 10%
α1 = 0,798
Получаем
Δ[COCl2] = α1*[COCl2]о = 0,798*10,0 = 7,98 моль/м3
[COCl2]1 = 10 – 7,98 = 2,02 моль/м3
[CO]1 = 7,98 моль/м3
[Cl2]1 = 7,98 моль/м3
Молярная концентрация газовой смеси
Cм1(смеси) = [COCl2]1 + [CO]1 + [Cl2]1 = 2,02 + 7,98 + 7,98 = 17,98 моль/м3
По уравнению Менделеева-Клайперона общее давление в системе
P1 = Cм1(смеси)*R*T = 17,98*8,31*873 = 130438 Па
В задаче уравнение реакции я записала так, как оно должно было выглядеть: слева исходные реагенты, а справа – продукты реакции.
В уравнении Менделеева-Клайперона молярная концентрация по системе СИ в моль/м3, а в выражении константы равновесия по правилам ИЮПАК в моль/л.