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L’équation donnée décrit comment le monoxyde de carbone peut réagir avec la vapeur d’eau pour produire du dioxyde de carbone et de l’hydrogène. H2O gazeux plus CO gazeux sont en équilibre avec H2 gazeux plus CO2 gazeux. Laquelle des expressions suivantes peut être utilisée pour déterminer la valeur de 𝐾 𝑝 pour cette réaction ? (A) 𝐾 𝑝 est égal à p H2 fois p CO2 divisé par p H2O fois p CO. (B) 𝐾 𝑝 est égal à p H2 fois p CO2 au carré divisé par p H2O fois p CO. (C) 𝐾 𝑝 est égal à p H2 fois p CO2 au carré divisé par p H2O fois p CO. (D) 𝐾 𝑝 est égal à p H2 fois p CO2 au carré divisé par p H2O fois p CO2 au carré. (E) 𝐾 𝑝 est égal à pH2 fois p CO2 divisé par p H2O fois p CO.
𝐾 𝑝 est la constante d’équilibre en termes de pressions partielles. C’est le rapport entre les pressions partielles des produits et des réactifs à l’équilibre. De la même manière que les autres constantes d’équilibre, la constante d’équilibre en termes de pressions partielles peut être exprimée comme les pressions partielles des produits divisées par les pressions partielles des réactifs. Ainsi, pour écrire une expression de 𝐾 𝑝 pour la réaction donnée, nous devons écrire les pressions partielles des produits, H2 et CO2, au numérateur et les pressions partielles des réactifs, H2O et CO, au dénominateur.
En regardant les choix de réponses, nous pouvons voir que c’est le cas pour toutes les expressions. Nous pouvons également voir que certaines expressions contiennent des valeurs en exposant. Pour comprendre d’où viennent ces valeurs en exposant, examinons une équation d’une réaction générique.
Dans cette équation, les lettres minuscules représentent les coefficients stœchiométriques et les lettres majuscules les formules chimiques. Nous savons que le 𝐾 𝑝 de cette réaction sera égal à la pression partielle des produits, C et D, divisée par la pression partielle des réactifs, A et B. Mais la constante d’équilibre pour l’expression d’une pression partielle, comme d’autres expressions de constante d’équilibre, doit tenir compte des coefficients stœchiométriques.
Ainsi, pour compléter l’expression, chacune des pressions partielles doit être élevée à la puissance du coefficient stœchiométrique respectif. Si nous regardons l’équation de réaction donnée dans la question, nous pouvons voir que chaque espèce a un coefficient stœchiométrique de un. Par conséquent, chacune des pressions partielles dans l’expression 𝐾 𝑝 devrait être élevée à la puissance un. Mais bien sûr, un exposant de un n’a pas besoin d’être explicitement écrit. Donc, voici l’expression correcte pour 𝐾 𝑝 pour cette réaction. Nous pouvons voir que cela correspond à l’expression écrite dans le choix de réponse (A).
Par conséquent, l’expression qui peut être utilisée pour déterminer la valeur de 𝐾 𝑝 pour la réaction donnée est l’expression indiquée dans le choix de réponse (A). 𝐾 𝑝 est égal à p H2 fois p CO2 divisé par p H2O fois p CO.
