Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили N₂H₄ и водород. При этом исходная концентрация N₂H₄ составляла 0,55 моль/л. В результате протекания обратимой реакции

N₂H_4(г)+ H_2(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ 2NH_3(г)

в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации водорода и аммиака составили 0,32 моль/л и 0,18 моль/л соответственно. Определите исходную концентрацию водорода (X)
и равновесную концентрацию N₂H₄ (Y).

Выберите из списка номера правильных ответов.

1)	0,09 моль/л
2)	0,37 моль/л
3)	0,41 моль/л
4)	0,46 моль/л
5)	0,50 моль/л
6)	0,55 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 вещества. Уравнение реакции:
N₂H₄(г) + H₂(г) ⇄ 2NH₃(г)

1. Анализируем изменение концентрации аммиака (NH₃).
По условию, в реактор поместили только гидразин (N₂H₄) и водород (H₂). Это значит, что исходная концентрация аммиака C_исх(NH₃) = 0 моль/л.
Равновесная концентрация аммиака C_равн(NH₃) = 0,18 моль/л.
Следовательно, в ходе реакции образовалось: ΔC(NH₃) = 0,18 - 0 = 0,18 моль/л.

2. Рассчитываем изменение концентраций реагентов по уравнению реакции.
Согласно уравнению реакции, на образование 2 моль NH₃ расходуется 1 моль N₂H₄ и 1 моль H₂ (соотношение коэффициентов 1 : 1 : 2).
Значит, на образование 0,18 моль/л аммиака потребовалось:
ΔC(N₂H₄) = 0,18 / 2 = 0,09 моль/л (израсходовано);
ΔC(H₂) = 0,18 / 2 = 0,09 моль/л (израсходовано).

3. Определяем равновесную концентрацию гидразина (Y).
Равновесная концентрация — это то, что осталось после реакции. Она равна разности исходной концентрации и той, что вступила в реакцию:
Y = C_равн(N₂H₄) = C_исх(N₂H₄) - ΔC(N₂H₄)
Y = 0,55 моль/л - 0,09 моль/л = 0,46 моль/л.
Этому значению соответствует вариант №4.

4. Определяем исходную концентрацию водорода (X).
Исходная концентрация реагента равна сумме того, что осталось в равновесии, и того, что израсходовалось в реакции:
X = C_исх(H₂) = C_равн(H₂) + ΔC(H₂)
По условию C_равн(H₂) = 0,32 моль/л.
X = 0,32 моль/л + 0,09 моль/л = 0,41 моль/л.
Этому значению соответствует вариант №3.

Таким образом, X = 0,41 (вариант 3), Y = 0,46 (вариант 4).

Ответ: А → 3, Б → 4.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее