Номер C, страница 63 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Чем отличаются равновесные концентрации веществ от концентрации реагирующих веществ? Как они обозначаются?

2. Рассчитайте исходную концентрацию кислорода по равновесным концентрациям $ [O_3] = 3 \text{ моль/л} $, $ [O_2] = 1,5 \text{ моль/л} $, $ 3O_2 \rightleftharpoons 2O_3 $. Определите, сколько процентов кислорода было израсходовано до установления равновесия.

Ответ: 5,25 моль/л; 42,85%.

1. Равновесные концентрации — это концентрации реагентов и продуктов, которые устанавливаются в системе по достижении состояния химического равновесия. В этом состоянии скорости прямой и обратной реакций равны, и состав реакционной смеси больше не изменяется. Равновесные концентрации обозначаются квадратными скобками, например: $[H_2]$, $[O_2]$, $[H_2O]$.

Концентрации реагирующих веществ — это более общее понятие. Оно может означать:

• Исходные (начальные) концентрации — это концентрации веществ в начальный момент времени ($t=0$), до того как реакция началась. Их принято обозначать с индексом «0» или «исх», например: $C_0(A)$ или $C_{исх}(A)$.
• Текущие концентрации — это концентрации веществ в любой произвольный момент времени $t$ в ходе реакции, до достижения равновесия. Они обозначаются как $C_t(A)$ или просто $C(A)$.

Основное отличие заключается в том, что равновесные концентрации — это постоянные значения в состоянии равновесия, в то время как исходные или текущие концентрации характеризуют систему до достижения этого состояния и изменяются с течением времени (кроме исходных, которые являются начальной точкой отсчета).

Ответ: Равновесные концентрации — это постоянные концентрации веществ в состоянии химического равновесия (обозначаются как $[A]$), а концентрации реагирующих веществ — это, как правило, исходные концентрации до начала реакции (обозначаются как $C_0$ или $C_{исх}$) или текущие концентрации в процессе реакции.

2. Дано:

Уравнение реакции: $3O_2 \rightleftharpoons 2O_3$

Равновесная концентрация $O_3$, $[O_3]_{равн} = 3$ моль/л

Равновесная концентрация $O_2$, $[O_2]_{равн} = 1,5$ моль/л

Найти:

Исходную концентрацию $O_2$, $[O_2]_{исх}$ - ?

Процент израсходованного $O_2$, $\% O_2$ - ?

Решение:

В условии задачи, вероятно, допущена опечатка, так как расчет с приведенными данными приводит к результату, который не совпадает с предоставленным ответом. Чтобы получить ответ из задания (5,25 моль/л; 42,85%), необходимо предположить, что значения равновесных концентраций были перепутаны. Проведем расчет для скорректированных условий: $[O_3]_{равн} = 1,5$ моль/л и $[O_2]_{равн} = 3$ моль/л.

1. Найдем концентрацию кислорода, которая была израсходована в ходе реакции ($\Delta C_{O_2}$). Предполагаем, что начальная концентрация озона была равна нулю. Тогда количество образовавшегося озона равно его равновесной концентрации: $\Delta C_{O_3} = [O_3]_{равн} = 1,5$ моль/л.

2. Согласно уравнению реакции $3O_2 \rightleftharpoons 2O_3$, на образование 2 молей озона расходуется 3 моля кислорода. Составим пропорцию для нахождения концентрации израсходованного кислорода:

$\frac{\Delta C_{O_2}}{\Delta C_{O_3}} = \frac{3}{2}$

$\Delta C_{O_2} = \Delta C_{O_3} \times \frac{3}{2} = 1,5 \, \text{моль/л} \times 1,5 = 2,25 \, \text{моль/л}$

Это концентрация кислорода, которая прореагировала до установления равновесия.

3. Исходная концентрация кислорода $[O_2]_{исх}$ равна сумме его равновесной концентрации и концентрации той его части, что прореагировала:

$[O_2]_{исх} = [O_2]_{равн} + \Delta C_{O_2}$

$[O_2]_{исх} = 3 \, \text{моль/л} + 2,25 \, \text{моль/л} = 5,25 \, \text{моль/л}$

4. Рассчитаем процент израсходованного кислорода. Для этого нужно разделить концентрацию израсходованного кислорода на его исходную концентрацию и умножить на 100%:

$\% O_2 = \frac{\Delta C_{O_2}}{[O_2]_{исх}} \times 100\% = \frac{2,25 \, \text{моль/л}}{5,25 \, \text{моль/л}} \times 100\% \approx 42,857\%$

При округлении результат соответствует ответу, приведенному в задаче.

Ответ: Исходная концентрация кислорода составляет 5,25 моль/л; было израсходовано 42,86% кислорода.