Задание №23 — Теоретические основы химии
В реактор постоянного объёма поместили вещество А и нагрели.
В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
А (г) ⇄ В (г) + 3С(г)
установилось химическое равновесие.
Используя данные, приведенные в таблице, определите равновесную концентрацию А (X) и равновесную концентрацию С (Y).
Реагент | А | В | С |
Исходная концентрация (моль/л) | 0,4 | ||
Равновесная концентрация (моль/л) | 0,3 |
Выберите из списка номера правильных ответов:
| 1) | 0,1 моль/л |
| 2) | 0,2 моль/л |
| 3) | 0,3 моль/л |
| 4) | 0,6 моль/л |
| 5) | 0,8 моль/л |
| 6) | 0,9 моль/л |
Правильный ответ
16
Пояснение
Решение.
Для решения задачи проанализируем уравнение обратимой реакции и изменение концентраций веществ в системе до установления равновесия:
A (г) ⇄ B (г) + 3C (г)
Шаг 1. Определение равновесной концентрации вещества А (X).
В условии задачи сказано, что в реактор поместили только вещество А. Это означает, что исходные концентрации продуктов реакции (B и C) равны 0 моль/л. В таблице указано, что исходная концентрация А составляет 0,4 моль/л, а равновесная концентрация В составляет 0,3 моль/л. Нам нужно найти равновесную концентрацию А (X).
По уравнению реакции видно, что при образовании 1 моль вещества B расходуется 1 моль вещества А (коэффициенты 1:1).
Так как равновесная концентрация B равна 0,3 моль/л (а исходная была 0), значит, в ходе реакции образовалось 0,3 моль/л вещества B.
Следовательно, прореагировало (израсходовалось) столько же вещества А:
Δc(A) = Δc(B) = 0,3 моль/л.
Равновесная концентрация А (X) вычисляется как разность между исходной концентрацией и концентрацией прореагировавшего вещества:
X = cисх(A) − Δc(A) = 0,4 моль/л − 0,3 моль/л = 0,1 моль/л.
Этому значению соответствует вариант 1.
Шаг 2. Определение равновесной концентрации вещества С (Y).
По уравнению реакции коэффициенты перед B и C относятся как 1 : 3. Это означает, что на каждый образовавшийся моль вещества B приходится 3 моля вещества C.
Так как мы выяснили, что в системе образовалось 0,3 моль/л вещества B, то количество образовавшегося вещества C составит:
Δc(C) = 3 * Δc(B) = 3 * 0,3 моль/л = 0,9 моль/л.
Поскольку исходная концентрация C была равна 0 моль/л, его равновесная концентрация (Y) будет равна количеству образовавшегося вещества:
Y = 0 + 0,9 моль/л = 0,9 моль/л.
Этому значению соответствует вариант 6.
Ответ: X — 1 (0,1 моль/л), Y — 6 (0,9 моль/л).
Источник: ФИПИ