Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили оксид углерода(II) и водород. 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 Н₂ (X) и CH₃OH (Y).

Реагент	CO	H₂	CH₃OH
Исходная концентрация, моль/л	0,3	0,8
Равновесная концентрация, моль/л	0,1

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:
CO (г) + 2H₂ (г) ⇄ CH₃OH (г)

1. Найдем изменение концентрации оксида углерода(II).
Из таблицы видно, что исходная концентрация CO составляла 0,3 моль/л, а равновесная — 0,1 моль/л. Значит, в ходе реакции израсходовалось:
Δc(CO) = c_исх(CO) − c_равн(CO) = 0,3 моль/л − 0,1 моль/л = 0,2 моль/л.

2. Определим равновесную концентрацию водорода H₂ (X).
Согласно уравнению реакции, на 1 моль CO расходуется 2 моля H₂. Следовательно, концентрация водорода уменьшилась в два раза сильнее, чем концентрация CO:
Δc(H₂) = 2 * Δc(CO) = 2 * 0,2 моль/л = 0,4 моль/л.
Исходная концентрация водорода была 0,8 моль/л. Равновесная концентрация (X) равна разности исходной и прореагировавшей:
X = c_равн(H₂) = c_исх(H₂) − Δc(H₂) = 0,8 моль/л − 0,4 моль/л = 0,4 моль/л.
Это соответствует варианту ответа №4.

3. Определим равновесную концентрацию метанола CH₃OH (Y).
В условии не указана исходная концентрация метанола, значит, по умолчанию она принимается равной 0 моль/л (вещество только образуется).
Согласно уравнению реакции, из 1 моль CO образуется 1 моль CH₃OH. Значит, концентрация образовавшегося метанола равна концентрации прореагировавшего угарного газа:
Δc(CH₃OH) = Δc(CO) = 0,2 моль/л.
Равновесная концентрация (Y) будет равна:
Y = c_исх(CH₃OH) + Δc(CH₃OH) = 0 моль/л + 0,2 моль/л = 0,2 моль/л.
Это соответствует варианту ответа №2.

Ответ: X = 4 (0,4 моль/л), Y = 2 (0,2 моль/л).

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее