Задание №23 — Теоретические основы химии
В реактор постоянного объёма поместили кислород и оксид азота(II).
При этом исходные концентрации оксида азота(II) и кислорода составляли 2,0 моль/л и 4,0 моль/л соответственно. В результате протекания обратимой реакции
2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г)
в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрация кислорода составила 3,4 моль/л. Определите равновесную концентрацию оксида азота(IV) (X) и равновесную концентрацию оксида азота(II) (Y).
Выберите из списка номера правильных ответов:
| 1) | 0,3 моль/л |
| 2) | 0,8 моль/л |
| 3) | 1,2 моль/л |
| 4) | 1,4 моль/л |
| 5) | 1,7 моль/л |
| 6) | 6,8 моль/л |
Правильный ответ
32
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: 2NO (г) + O2 (г) ⇄ 2NO2 (г)
Шаг 1. Определяем изменение концентрации кислорода.
Нам известна исходная концентрация кислорода [O2]исх = 4,0 моль/л и его равновесная концентрация [O2]равн = 3,4 моль/л.
Следовательно, в ходе реакции вступило во взаимодействие (прореагировало):
Δc(O2) = [O2]исх − [O2]равн = 4,0 моль/л − 3,4 моль/л = 0,6 моль/л.
Шаг 2. Находим равновесную концентрацию оксида азота(IV) — вещество X.
Согласно уравнению реакции, из 1 моль O2 образуется 2 моль NO2. Значит, концентрация образовавшегося NO2 в два раза больше концентрации прореагировавшего кислорода:
Δc(NO2) = 2 * Δc(O2) = 2 * 0,6 моль/л = 1,2 моль/л.
Так как изначально NO2 в реакторе не было ([NO2]исх = 0), его равновесная концентрация равна количеству образовавшегося вещества:
X = [NO2]равн = 1,2 моль/л.
Это соответствует варианту ответа №3.
Шаг 3. Находим равновесную концентрацию оксида азота(II) — вещество Y.
Согласно уравнению реакции, 2 моль NO реагируют с 1 моль O2. Значит, концентрация прореагировавшего NO также в два раза больше концентрации прореагировавшего кислорода:
Δc(NO) = 2 * Δc(O2) = 2 * 0,6 моль/л = 1,2 моль/л.
Равновесная концентрация реагента находится как разность между исходной концентрацией и той, что вступила в реакцию:
Y = [NO]равн = [NO]исх − Δc(NO) = 2,0 моль/л − 1,2 моль/л = 0,8 моль/л.
Это соответствует варианту ответа №2.
Ответ: X — 3 (1,2 моль/л), Y — 2 (0,8 моль/л).
Источник: ФИПИ