Номер 81, страница 304 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.81. В реактор постоянного объёма ввели циклогексан и сильно нагрели. В реакторе установилось равновесие:

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}\left(\mathrm{г}\right)\rightleftarrows {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_6\left(\mathrm{г}\right)+3{\mathrm{H}}_2\left(\mathrm{г}\right)$

Равновесные концентрации циклогексана и бензола составили 0,12 моль/л и 0,05 моль/л соответственно. Найдите исходную концентрацию ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}$ (X) и равновесную концентрацию ${\mathrm{H}}_2$ (Y).

Дано:

Уравнение реакции: $C_6H_{12}(г) \rightleftharpoons C_6H_6(г) + 3H_2(г)$

Равновесная концентрация циклогексана: $[C_6H_{12}]_{равн} = 0,12 \text{ моль/л}$

Равновесная концентрация бензола: $[C_6H_6]_{равн} = 0,05 \text{ моль/л}$

Найти:

Исходную концентрацию $C_6H_{12}$ (X) - ?

Равновесную концентрацию $H_2$ (Y) - ?

Решение:

Для решения задачи воспользуемся таблицей концентраций (начальная, изменение, равновесная). Обозначим исходную концентрацию циклогексана как $X$. Так как в реактор вводили только циклогексан, исходные концентрации продуктов реакции равны нулю.

Пусть концентрация $C_6H_6$, образовавшегося к моменту равновесия, равна $\Delta C$. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, при образовании $\Delta C$ бензола расходуется $\Delta C$ циклогексана и образуется $3 \cdot \Delta C$ водорода.

Тогда равновесные концентрации можно выразить следующим образом:

• $[C_6H_6]_{равн} = [C_6H_6]_{исх} + \Delta C = 0 + \Delta C = \Delta C$
• $[H_2]_{равн} = [H_2]_{исх} + 3 \cdot \Delta C = 0 + 3 \cdot \Delta C = 3 \cdot \Delta C$
• $[C_6H_{12}]_{равн} = [C_6H_{12}]_{исх} - \Delta C = X - \Delta C$

Найдите равновесную концентрацию H₂ (Y)

Из условия задачи известно, что равновесная концентрация бензола $[C_6H_6]_{равн}$ составляет $0,05 \text{ моль/л}$. Так как $[C_6H_6]_{равн} = \Delta C$, то изменение концентрации $\Delta C = 0,05 \text{ моль/л}$.

Теперь можем рассчитать равновесную концентрацию водорода (Y):

$Y = [H_2]_{равн} = 3 \cdot \Delta C = 3 \times 0,05 \text{ моль/л} = 0,15 \text{ моль/л}$.

Ответ: Равновесная концентрация $H_2$ (Y) составляет $0,15 \text{ моль/л}$.

Найдите исходную концентрацию C₆H₁₂ (X)

Исходная концентрация циклогексана (X) равна сумме его равновесной концентрации и концентрации, вступившей в реакцию ($\Delta C$).

$X = [C_6H_{12}]_{исх} = [C_6H_{12}]_{равн} + \Delta C$

Подставляем известные значения:

$X = 0,12 \text{ моль/л} + 0,05 \text{ моль/л} = 0,17 \text{ моль/л}$.

Ответ: Исходная концентрация $C_6H_{12}$ (X) составляет $0,17 \text{ моль/л}$.