Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили азот и водород. При этом концентрация водорода составляла 0,22 моль/л.

В результате протекания обратимой реакции

N_2(г) + 3H_2(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ 2NH_3(г)

в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации азота и аммиака составили 0,15 моль/л и 0,12 моль/л соответственно.

Определите исходную концентрацию N₂ (X) и равновесную концентрацию H₂ (Y).

Выберите из списка номера правильных ответов.

1)	0,04 моль/л
2)	0,10 моль/л
3)	0,15 моль/л
4)	0,17 моль/л
5)	0,19 моль/л
6)	0,21 моль/л

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задач на химическое равновесие удобно составить таблицу, в которой отражены исходные концентрации веществ, изменения их концентраций в ходе реакции и равновесные концентрации.

Уравнение реакции: N₂(г) + 3H₂(г) ⇄ 2NH₃(г)

1. Анализируем данные по аммиаку (NH₃).
По условию, в реактор поместили только азот и водород. Это значит, что исходная концентрация аммиака c_исх(NH₃) = 0 моль/л.
Равновесная концентрация аммиака c_равн(NH₃) = 0,12 моль/л.
Следовательно, в ходе реакции образовалось: Δc(NH₃) = 0,12 - 0 = 0,12 моль/л.

2. Определяем изменение концентраций азота и водорода.
Согласно стехиометрическим коэффициентам уравнения реакции, на образование 2 моль NH₃ расходуется 1 моль N₂ и 3 моль H₂.
Вычислим, сколько азота вступило в реакцию:
Δc(N₂) = 1/2 * Δc(NH₃) = 1/2 * 0,12 моль/л = 0,06 моль/л.
Вычислим, сколько водорода вступило в реакцию:
Δc(H₂) = 3/2 * Δc(NH₃) = 1,5 * 0,12 моль/л = 0,18 моль/л.

3. Находим исходную концентрацию азота (X).
Равновесная концентрация азота c_равн(N₂) = 0,15 моль/л. Так как азот расходовался, его исходная концентрация была больше равновесной на величину изменения:
X = c_исх(N₂) = c_равн(N₂) + Δc(N₂) = 0,15 моль/л + 0,06 моль/л = 0,21 моль/л.
Это соответствует варианту №6.

4. Находим равновесную концентрацию водорода (Y).
Исходная концентрация водорода c_исх(H₂) = 0,22 моль/л. В ходе реакции часть водорода израсходовалась:
Y = c_равн(H₂) = c_исх(H₂) - Δc(H₂) = 0,22 моль/л - 0,18 моль/л = 0,04 моль/л.
Это соответствует варианту №1.

Ответ: X = 0,21 моль/л (6), Y = 0,04 моль/л (1). А → 6, Б → 1.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее