Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество оксида углерода(II) и водорода. В результате протекания обратимой реакции

CO_(г) + 2H_2(г) $\overset{ }{\rightleftarrows}$ CH₃OH_(г)

в реакционной системе установилось химическое равновесие.

Используя данные, приведённые в таблице, определите равновесные концентрации СО (X) и CH₃OH (Y).

Реагент	CO	H₂	CH₃OH
Исходная концентрация, моль/л	0,7	0,8
Равновесная концентрация, моль/л		0,4

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 и изменение концентраций веществ в процессе установления равновесия:
CO (г) + 2H₂ (г) ⇄ CH₃OH (г)

1. Определение равновесной концентрации CO (X).
Из таблицы видно, что для водорода (H₂) известны и исходная, и равновесная концентрации:
C_исх(H₂) = 0,8 моль/л
C_равн(H₂) = 0,4 моль/л
Следовательно, в ходе реакции израсходовалось водорода:
ΔC(H₂) = 0,8 моль/л - 0,4 моль/л = 0,4 моль/л.

Согласно уравнению реакции, на 2 моль H₂ расходуется 1 моль CO. Значит, изменение концентрации CO в два раза меньше изменения концентрации водорода:
ΔC(CO) = ΔC(H₂) / 2 = 0,4 моль/л / 2 = 0,2 моль/л.
Равновесная концентрация CO (X) равна разности исходной концентрации и того количества, которое вступило в реакцию:
X = C_равн(CO) = C_исх(CO) - ΔC(CO) = 0,7 моль/л - 0,2 моль/л = 0,5 моль/л.
Этому значению соответствует вариант №5.

2. Определение равновесной концентрации CH₃OH (Y).
В условии сказано, что в реактор поместили только оксид углерода(II) и водород. Это означает, что исходная концентрация продукта реакции (метанола) была равна нулю:
C_исх(CH₃OH) = 0 моль/л.
Согласно уравнению реакции, из 2 моль H₂ образуется 1 моль CH₃OH. Значит, концентрация образовавшегося метанола в два раза меньше концентрации израсходованного водорода:
ΔC(CH₃OH) = ΔC(H₂) / 2 = 0,4 моль/л / 2 = 0,2 моль/л.
Равновесная концентрация метанола (Y) складывается из исходной концентрации и количества образовавшегося вещества:
Y = C_равн(CH₃OH) = 0 моль/л + 0,2 моль/л = 0,2 моль/л.
Этому значению соответствует вариант №2.

Ответ: X = 0,5 моль/л (5), Y = 0,2 моль/л (2). А → 5, Б → 2.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее