Номер 82, страница 304 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.82. В реактор постоянного объёма ввели толуол, небольшой избыток водорода и сильно нагрели. В реакторе установилось равновесие:

${\mathrm{C}}_7{\mathrm{H}}_8\left(\mathrm{г}\right)+{\mathrm{H}}_2\left(\mathrm{г}\right)\rightleftarrows {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_6\left(\mathrm{г}\right)+{\mathrm{CH}}_4\left(\mathrm{г}\right)$

Исходная концентрация толуола 0,15 моль/л, а равновесные концентрации водорода и метана составили 0,12 моль/л и 0,06 моль/л соответственно. Найдите равновесную концентрацию ${\mathrm{C}}_7{\mathrm{H}}_8$ (X) и исходную концентрацию ${\mathrm{H}}_2$ (Y).

Дано:

Уравнение реакции: $C_{7}H_{8}(г) + H_{2}(г) \rightleftharpoons C_{6}H_{6}(г) + CH_{4}(г)$
Исходная концентрация толуола $C_{исх}(C_{7}H_{8}) = 0,15 \text{ моль/л}$
Равновесная концентрация водорода $C_{равн}(H_{2}) = 0,12 \text{ моль/л}$
Равновесная концентрация метана $C_{равн}(CH_{4}) = 0,06 \text{ моль/л}$

Найти:

Равновесную концентрацию $C_{7}H_{8}$ (X) - ?
Исходную концентрацию $H_{2}$ (Y) - ?

Решение:

Из уравнения реакции видно, что стехиометрические коэффициенты всех реагентов и продуктов равны 1. Это означает, что вещества вступают в реакцию и образуются в мольном соотношении 1:1:1:1.

Исходные концентрации продуктов реакции, бензола ($C_{6}H_{6}$) и метана ($CH_{4}$), принимаем равными нулю, так как они не были введены в реактор изначально.

Равновесная концентрация метана составляет 0,06 моль/л. Следовательно, в ходе реакции образовалось 0,06 моль/л метана.
$\Delta C(CH_{4}) = C_{равн}(CH_{4}) - C_{исх}(CH_{4}) = 0,06 - 0 = 0,06 \text{ моль/л}$

Так как соотношение веществ 1:1:1:1, то концентрация прореагировавших толуола и водорода также составляет 0,06 моль/л.

Равновесная концентрация C₇H₈ (X)

Равновесная концентрация толуола (X) — это его исходная концентрация за вычетом концентрации прореагировавшего вещества.
$X = C_{равн}(C_{7}H_{8}) = C_{исх}(C_{7}H_{8}) - \Delta C_{прореаг.}(C_{7}H_{8})$
$X = 0,15 \text{ моль/л} - 0,06 \text{ моль/л} = 0,09 \text{ моль/л}$
Ответ: Равновесная концентрация C₇H₈ (X) равна 0,09 моль/л.

Исходная концентрация H₂ (Y)

Исходная концентрация водорода (Y) — это сумма его равновесной концентрации и концентрации прореагировавшего вещества.
$Y = C_{исх}(H_{2}) = C_{равн}(H_{2}) + \Delta C_{прореаг.}(H_{2})$
$Y = 0,12 \text{ моль/л} + 0,06 \text{ моль/л} = 0,18 \text{ моль/л}$
Ответ: Исходная концентрация H₂ (Y) равна 0,18 моль/л.