Давайте разберём вашу задачу по шагам.

1. Вычисление константы равновесия

Для реакции:

$${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3(s)+3\text{CO}(g)\rightleftharpoons 2\text{Fe}(s)+3{\text{CO}}_2(g)$$

Константа равновесия $K$ для данной реакции выражается через концентрации газообразных компонентов $таккактвердыевеществанеучаствуютвопределении(K)$:

$$K=\frac{[{\text{CO}}_2{]}^3}{[\text{CO}{]}^3}$$

Так как равновесные концентрации всех газов равны и составляют 4 моль/л, мы имеем:

$$[\text{CO}]=4\text{mol/l}$$ $$[{\text{CO}}_2]=4\text{mol/l}$$

Подставим значения в уравнение для $K$:

$$K=\frac{(4{)}^3}{(4{)}^3}=\frac{64}{64}=1$$

2. Изменение скорости реакций при изменении объёма

При увеличении объёма системы в 4 раза, концентрации всех газов уменьшатся в 4 раза:

$$[\text{CO}{]}_{\text{новый}}=\frac{4}{4}=1\text{mol/l}$$ $$[\text{CO}<em>2]</em>\text{новый}=\frac{4}{4}=1\text{mol/l}$$

Теперь пересчитаем $K$:

$$K_{\text{новый}}=\frac{(1{)}^3}{(1{)}^3}=1$$

Таким образом, при увеличении объёма скорость прямой реакции будет уменьшаться, поскольку уменьшение концентраций веществ приводит к снижению скорости реакции.

При уменьшении объёма в 4 раза, концентрации увеличатся в 4 раза:

$$[\text{CO}{]}_{\text{новый}}=16\text{mol/l}$$ $$[\text{CO}<em>2]</em>\text{новый}=16\text{mol/l}$$

Пересчитаем $K$:

$$K_{\text{новый}}=\frac{(16{)}^3}{(16{)}^3}=1$$

В этом случае скорость прямой реакции увеличится.

3. Изменение скорости реакции при изменении температуры

Если температурный коэффициент равен 2, это означает, что скорость реакции возрастает в 2 раза при повышении температуры на каждые 10 °C. Температура повышается с 20 °C до 70 °C, то есть на 50 °C.

Количество 10 °C в 50 °C:

$$\frac{50}{10}=5$$

Теперь, используя температурный коэффициент:

$$\text{Скорость в 70 °C}=2^5\cdot \text{Скорость в 20 °C}=32\cdot \text{Скорость в 20 °C}$$

Таким образом, скорость прямой реакции увеличится в 32 раза при повышении температуры с 20 °C до 70 °C.

РезюмеКонстанта равновесия $K=1$.При увеличении объёма скорость прямой реакции уменьшается, при уменьшении – увеличивается.Скорость прямой реакции возрастает в 32 раза при нагреве с 20 °C до 70 °C.