Задание №23 — Теоретические основы химии

Задание №23

В реактор постоянного объёма поместили азот и водород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе

N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} $\overset{ }{\rightleftarrows}$ 2NH_3(г)

установилось химическое равновесие.

Используя данные, приведенные в таблице, определите исходную концентрацию N₂ (X) и равновесную концентрацию H₂ (Y).

Реагент	N₂	H₂	NH₃
Исходная концентрация (моль/л)		4,0
Равновесная концентрация (моль/л)	1,0		0,2

Выберите из списка номера правильных ответов:

1)	1,0 моль/л
2)	1,1 моль/л
3)	2,5 моль/л
4)	2,9 моль/л
5)	3, 4 моль/л
6)	3,7 моль/л

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задач на химическое равновесие удобно использовать таблицу, в которой фиксируются исходные концентрации веществ, изменения их концентраций в ходе реакции и равновесные концентрации. Уравнение реакции: N₂(г) + 3H₂(г) ⇄ 2NH₃(г).

1. Проанализируем данные по аммиаку (NH₃).
Исходная концентрация аммиака в условии не указана, значит, она принимается равной 0 моль/л (его поместили в реактор вместе с азотом и водородом, но в начале реакции продукта еще нет).
Равновесная концентрация NH₃ составляет 0,2 моль/л.
Следовательно, в ходе реакции образовалось: Δc(NH₃) = 0,2 - 0 = 0,2 моль/л.

2. Рассчитаем изменение концентраций реагентов (азота и водорода) на основании стехиометрических коэффициентов уравнения реакции.
Согласно уравнению, на образование 2 моль NH₃ расходуется 1 моль N₂ и 3 моль H₂.
Найдем, сколько азота вступило в реакцию:
Δc(N₂) = 1/2 * Δc(NH₃) = 1/2 * 0,2 моль/л = 0,1 моль/л.
Найдем, сколько водорода вступило в реакцию:
Δc(H₂) = 3/2 * Δc(NH₃) = 3/2 * 0,2 моль/л = 0,3 моль/л.

3. Определим исходную концентрацию азота (X).
Равновесная концентрация азота c_равн(N₂) = 1,0 моль/л.
Так как азот — это реагент, его концентрация в ходе реакции уменьшалась.
c_исх(N₂) = c_равн(N₂) + Δc(N₂) = 1,0 моль/л + 0,1 моль/л = 1,1 моль/л.
Это соответствует варианту ответа №2.

4. Определим равновесную концентрацию водорода (Y).
Исходная концентрация водорода c_исх(H₂) = 4,0 моль/л.
Водород — это реагент, он расходовался.
c_равн(H₂) = c_исх(H₂) - Δc(H₂) = 4,0 моль/л - 0,3 моль/л = 3,7 моль/л.
Это соответствует варианту ответа №6.

Ответ: X = 2 (1,1 моль/л), Y = 6 (3,7 моль/л). Порядок цифр: 26.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №23Далее