Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили хлор и пары́ воды. При этом исходные концентрации хлора и воды составляли 1,5 моль/л и 1,2 моль/л соответственно. В результате протекания обратимой реакции

2Cl_2(г)+ 2H₂O_(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ 4HCl_(г) + O_2(г)

в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрация хлороводорода составила 0,4 моль/л. Определите равновесную концентрацию хлора (X) и равновесную концентрацию воды (Y).

Выберите из списка номера правильных ответов:

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

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем уравнение обратимой реакции:
2Cl₂(г) + 2H₂O(г) ⇄ 4HCl(г) + O₂(г)

1. Составим таблицу концентраций веществ (в моль/л). Нам известны исходные концентрации реагентов и равновесная концентрация продукта (HCl). Исходные концентрации продуктов (HCl и O₂) по умолчанию равны 0, так как в условии сказано, что в реактор поместили только хлор и пары воды.

2. Найдём изменение концентрации хлороводорода (HCl):
Δc(HCl) = c_равн(HCl) - c_исх(HCl) = 0,4 моль/л - 0 моль/л = 0,4 моль/л.
Это количество вещества образовалось в ходе реакции.

3. На основании стехиометрических коэффициентов уравнения реакции определим, сколько реагентов вступило в реакцию (затратилось):
Согласно уравнению, на образование 4 моль HCl расходуется 2 моль Cl₂ и 2 моль H₂O. То есть количество затраченных реагентов в 2 раза меньше количества образовавшегося хлороводорода (соотношение 2 : 4 или 1 : 2).
Δc(Cl₂) = 1/2 * Δc(HCl) = 1/2 * 0,4 моль/л = 0,2 моль/л.
Δc(H₂O) = 1/2 * Δc(HCl) = 1/2 * 0,4 моль/л = 0,2 моль/л.

4. Вычислим равновесную концентрацию хлора (X):
Равновесная концентрация реагента равна разности между исходной концентрацией и той частью, которая вступила в реакцию.
X = c_равн(Cl₂) = c_исх(Cl₂) - Δc(Cl₂) = 1,5 моль/л - 0,2 моль/л = 1,3 моль/л.
Этому значению соответствует вариант №4.

5. Вычислим равновесную концентрацию воды (Y):
Y = c_равн(H₂O) = c_исх(H₂O) - Δc(H₂O) = 1,2 моль/л - 0,2 моль/л = 1,0 моль/л.
Этому значению соответствует вариант №2.

Ответ: А → 4, Б → 2.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее