Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили оксид углерода(II) и водород. При этом исходная концентрация оксида углерода(II) составляла 0,8 моль/л.

В результате протекания обратимой реакции

2CO_(г) + 4H_2(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ CH₃OCH_3(г) + H₂O_(г)

в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации водорода, диметилового эфира и паров воды стали равными 0,1 моль/л.

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

Выберите из списка номера правильных ответов.

1)	0,1 моль/л
2)	0,2 моль/л
3)	0,3 моль/л
4)	0,4 моль/л
5)	0,5 моль/л
6)	0,6 моль/л

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задач на химическое равновесие удобно составить таблицу концентраций (исходная, изменившаяся в ходе реакции и равновесная) для каждого участника процесса. Уравнение реакции:
2 CO (г) + 4 H₂ (г) ⇄ CH₃OCH₃ (г) + H₂O (г)

1. Анализируем данные по продуктам реакции.
В условии сказано, что в реактор поместили только CO и H₂. Это значит, что исходные концентрации продуктов (диметилового эфира и воды) были равны 0 моль/л.
По условию, равновесные концентрации CH₃OCH₃ и H₂O стали равны 0,1 моль/л.
Следовательно, в ходе реакции образовалось по 0,1 моль/л каждого продукта.

2. Определяем изменение концентраций реагентов (ΔC).
Используем стехиометрические коэффициенты уравнения реакции:
На образование 1 моль CH₃OCH₃ расходуется 2 моль CO и 4 моль H₂.
Если образовалось 0,1 моль/л CH₃OCH₃, то:
ΔC(CO) = 2 * 0,1 моль/л = 0,2 моль/л (столько CO вступило в реакцию);
ΔC(H₂) = 4 * 0,1 моль/л = 0,4 моль/л (столько H₂ вступило в реакцию).

3. Находим равновесную концентрацию CO (X).
Равновесная концентрация реагента равна разности между его исходной концентрацией и той частью, которая вступила в реакцию:
C_равн(CO) = C_исх(CO) − ΔC(CO)
X = 0,8 моль/л − 0,2 моль/л = 0,6 моль/л.
Это соответствует варианту №6.

4. Находим исходную концентрацию H₂ (Y).
Исходная концентрация реагента равна сумме его равновесной концентрации и той части, которая вступила в реакцию:
C_исх(H₂) = C_равн(H₂) + ΔC(H₂)
По условию равновесная концентрация водорода C_равн(H₂) = 0,1 моль/л.
Y = 0,1 моль/л + 0,4 моль/л = 0,5 моль/л.
Это соответствует варианту №5.

Ответ: X — 6, Y — 5.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее