Номер 6, страница 164 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 23. Химическое равновесие и способы его смещения - номер 6, страница 164.

Условие.

6. В обратимой химической реакции $2A_{\text{г.}} + B_{\text{тв.}} \rightleftharpoons C_{\text{г.}} + 2D_{\text{г.}}$ исходная концентрация вещества А равна 4 моль/л, равновесная концентрация этого же вещества — 1,6 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации веществ С и D.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Уравнение реакции: $2A(г.) + B(тв.) \rightleftharpoons C(г.) + 2D(г.)$

Исходная концентрация вещества А, $C_{исх}(A) = 4$ моль/л

Равновесная концентрация вещества А, $C_{равн}(A) = 1.6$ моль/л

Поскольку в условии не указаны исходные концентрации продуктов, принимаем их равными нулю: $C_{исх}(C) = 0$ моль/л, $C_{исх}(D) = 0$ моль/л.

Найти:

Равновесную концентрацию вещества C, $C_{равн}(C)$ - ?

Равновесную концентрацию вещества D, $C_{равн}(D)$ - ?

Решение:

1. Найдем изменение концентрации вещества А, то есть концентрацию вещества А, которое вступило в реакцию к моменту установления равновесия:

$\Delta C(A) = C_{исх}(A) - C_{равн}(A) = 4 \text{ моль/л} - 1.6 \text{ моль/л} = 2.4 \text{ моль/л}$

2. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции $2A(г.) + B(тв.) \rightleftharpoons C(г.) + 2D(г.)$, определим, какие концентрации веществ C и D образовались к моменту наступления равновесия. Вещество B находится в твердом состоянии, поэтому его концентрация считается постоянной и не учитывается в расчетах изменения концентраций газообразных веществ.

Согласно уравнению реакции, из 2 моль вещества А образуется 1 моль вещества С и 2 моль вещества D. Следовательно, изменение концентраций прореагировавшего вещества А и образовавшихся веществ C и D будет относиться как $2:1:2$.

Концентрация образовавшегося вещества C $(\Delta C(C))$ связана с концентрацией прореагировавшего вещества А $(\Delta C(A))$ соотношением:

$\Delta C(C) = \frac{1}{2} \Delta C(A) = \frac{1}{2} \times 2.4 \text{ моль/л} = 1.2 \text{ моль/л}$

Концентрация образовавшегося вещества D $(\Delta C(D))$ связана с концентрацией прореагировавшего вещества А $(\Delta C(A))$ соотношением:

$\Delta C(D) = \frac{2}{2} \Delta C(A) = \Delta C(A) = 2.4 \text{ моль/л}$

3. Рассчитаем равновесные концентрации веществ C и D. Равновесная концентрация вещества равна сумме его исходной концентрации и изменения концентрации в ходе реакции (для продуктов изменение положительное).

$C_{равн}(C) = C_{исх}(C) + \Delta C(C) = 0 \text{ моль/л} + 1.2 \text{ моль/л} = 1.2 \text{ моль/л}$

$C_{равн}(D) = C_{исх}(D) + \Delta C(D) = 0 \text{ моль/л} + 2.4 \text{ моль/л} = 2.4 \text{ моль/л}$

Ответ: равновесная концентрация вещества С равна 1,2 моль/л; равновесная концентрация вещества D равна 2,4 моль/л.