Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили пары́ циклогексана и нагрели в присутствии катализатора. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе

C₆H_12(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ C₆H_6(г) + 3H_2(г)

установилось химическое равновесие.

Используя данные, приведённые в таблице, определите равновесную концентрацию C₆H₁₂ (X) и равновесную концентрацию C₆H₆ (Y).

Реагент	C₆H₁₂	C₆H₆	H₂
Исходная концентрация, моль/л	0,3
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)	0,4 моль/л
5)	0,5 моль/л
6)	0,6 моль/л

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем уравнение химической реакции дегидрирования циклогексана:
C₆H₁₂(г) ⇄ C₆H₆(г) + 3H₂(г)

1. Анализируем исходные данные.
Согласно условию, в реактор поместили только пары циклогексана. Это означает, что исходные концентрации продуктов реакции (бензола и водорода) равны 0 моль/л.
C_исх(C₆H₁₂) = 0,3 моль/л
C_исх(C₆H₆) = 0 моль/л
C_исх(H₂) = 0 моль/л

2. Определяем изменение концентраций в ходе реакции.
Нам известна равновесная концентрация водорода: C_равн(H₂) = 0,3 моль/л.
Так как изначально водорода не было, значит, в ходе реакции его образовалось 0,3 моль/л.
ΔC(H₂) = 0,3 моль/л.

3. Используем стехиометрические коэффициенты.
По уравнению реакции из 1 моль C₆H₁₂ образуется 1 моль C₆H₆ и 3 моль H₂. Следовательно, изменения концентраций веществ пропорциональны их коэффициентам:
ΔC(C₆H₁₂) = ΔC(H₂) / 3 = 0,3 моль/л / 3 = 0,1 моль/л (столько циклогексана вступило в реакцию);
ΔC(C₆H₆) = ΔC(H₂) / 3 = 0,3 моль/л / 3 = 0,1 моль/л (столько бензола образовалось).

4. Находим равновесные концентрации (X и Y).
Для реагентов (расходуются): C_равн = C_исх − ΔC
Для продуктов (образуются): C_равн = C_исх + ΔC

X — равновесная концентрация циклогексана C₆H₁₂:
X = C_исх(C₆H₁₂) − ΔC(C₆H₁₂) = 0,3 моль/л − 0,1 моль/л = 0,2 моль/л. (Соответствует варианту №2).

Y — равновесная концентрация бензола C₆H₆:
Y = C_исх(C₆H₆) + ΔC(C₆H₆) = 0 моль/л + 0,1 моль/л = 0,1 моль/л. (Соответствует варианту №1).

Ответ: X = 0,2 моль/л (2), Y = 0,1 моль/л (1). Итоговая последовательность цифр: 21.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее