Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили оксид углерода(II) и водород. При этом концентрации угарного газа и водорода составляли 0,7 моль/л и 0,5 моль/л соответственно.

В результате протекания обратимой реакции

3CO_(г) + 3H_2(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ CH₃OCH_3(г) + CO_2(г)

в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрация водорода составила 0,2 моль/л.

Определите равновесные концентрации СО (X) и CH₃OCH₃ (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 удобнее всего составить таблицу, в которой будут отражены исходные концентрации веществ, их изменение в ходе реакции и равновесные концентрации.

Уравнение реакции: 3 CO (г) + 3 H₂ (г) ⇄ CH₃OCH₃ (г) + CO₂ (г)

Шаг 1. Анализируем изменение концентрации водорода (H₂).
Нам известна исходная концентрация водорода: C_исх(H₂) = 0,5 моль/л.
Нам известна равновесная концентрация водорода: C_равн(H₂) = 0,2 моль/л.
Следовательно, в ходе реакции вступило в процесс (прореагировало):
ΔC(H₂) = C_исх(H₂) − C_равн(H₂) = 0,5 моль/л − 0,2 моль/л = 0,3 моль/л.

Шаг 2. Находим равновесную концентрацию угарного газа (X).
Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед CO и H₂ равны (3 и 3). Это значит, что они расходуются в равных мольных соотношениях (1 : 1).
Следовательно, изменение концентрации CO равно изменению концентрации H₂:
ΔC(CO) = ΔC(H₂) = 0,3 моль/л.
Равновесная концентрация CO (X) вычисляется как разность между исходной концентрацией и прореагировавшей:
X = C_равн(CO) = C_исх(CO) − ΔC(CO) = 0,7 моль/л − 0,3 моль/л = 0,4 моль/л.
Этому значению соответствует вариант № 4.

Шаг 3. Находим равновесную концентрацию диметилового эфира (Y).
Диметиловый эфир (CH₃OCH₃) является продуктом реакции. Его исходная концентрация в реакторе была равна 0 моль/л (так как в условии сказано, что поместили только CO и H₂).
Согласно уравнению реакции, из 3 моль H₂ образуется 1 моль CH₃OCH₃ (соотношение коэффициентов 3 : 1).
Значит, концентрация образовавшегося эфира в 3 раза меньше изменения концентрации водорода:
ΔC(CH₃OCH₃) = ΔC(H₂) / 3 = 0,3 моль/л / 3 = 0,1 моль/л.
Равновесная концентрация продукта (Y) равна количеству образовавшегося вещества:
Y = C_равн(CH₃OCH₃) = 0,1 моль/л.
Этому значению соответствует вариант № 1.

Ответ: X = 4 (0,4 моль/л), Y = 1 (0,1 моль/л). А → 4, Б → 1.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее