Условие
В сосуде установилось равновесие реакции H₂ + I₂ ⇄ 2HI. Равновесные концентрации таковы: водорода — 0,2 моль/л, йода — 0,3 моль/л, йодоводорода — 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия и объясните, что означает её значение. Что произойдёт со значением константы, если в сосуд добавить водород?
Что известно и что ищем
- Известны уравнение реакции и равновесные концентрации всех участников.
- Ищем числовое значение константы равновесия и объяснение, от чего она зависит.
- Ключевая мысль: коэффициенты уравнения становятся показателями степеней, а концентрации берутся именно равновесные, а не исходные.
Ход решения
- Шаг 1. Записываем выражение константы: в числителе концентрация йодоводорода в квадрате, потому что перед его формулой стоит коэффициент два, в знаменателе — произведение концентраций водорода и йода в первой степени.
- Шаг 2. Подставляем числитель. Концентрация йодоводорода 1,2 моль/л, возводим в квадрат: получается 1,44.
- Шаг 3. Подставляем знаменатель. Перемножаем 0,2 и 0,3: получается 0,06.
- Шаг 4. Делим 1,44 на 0,06 и получаем 24. Константа равновесия больше единицы, значит при данных условиях равновесие заметно смещено в сторону продукта: йодоводорода в смеси больше, чем исходных веществ.
- Шаг 5. Отвечаем на дополнительный вопрос. Константа зависит только от температуры и природы веществ. Добавление водорода сместит равновесие вправо, часть водорода израсходуется, но сама константа при той же температуре не изменится: изменится только набор равновесных концентраций.
- Шаг 6. Делаем вывод о смысле величины: константа равновесия — это «числовая оценка того, куда смещено равновесие», и именно она, а не отдельные концентрации, характеризует реакцию при данной температуре.
Проверь себя
- Ответ: константа равновесия равна 24 (безразмерное число в этой записи); при добавлении водорода равновесие сместится вправо, но константа не изменится.
- Проверка вывода: коэффициент два учтён как степень; в знаменателе стоят концентрации обоих исходных веществ, а не только одного.
- Ловушка: подставить в выражение исходные концентрации или забыть квадрат у йодоводорода. И то и другое сразу даст другое число.
Как объяснить ребёнку
«Константа равновесия — это как счёт после игры: она показывает, кто победил, но результат зависит только от условий, а не от того, сколько игроков ты подсадил в команду. Добавил водорода — игра перестроится, но "счёт игры" при той же температуре останется прежним».
Тема для отчёта родителю
«Константа равновесия: как считать и что она показывает».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.