Question

В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество метана и кислорода. Исходная концентрация метана составляла 0,8 моль/л. В результате протекания обратимой реакции:

$$\ce{2CH4(g) + O2(g) <=> 2CO(g) + 4H2(g)}$$

установилось химическое равновесие, при котором концентрации кислорода, оксида углерода(II) и водорода составили 0,2 моль/л, 0,6 моль/л и 1,2 моль/л соответственно. Определите равновесную концентрацию $\ce{CH4}$ (X) и исходную концентрацию $\ce{O2}$ (Y). Выберите из списка номера правильных ответов.

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

Accepted Answer

25

Answer

Идея решения: используя стехиометрию реакции и известные равновесные концентрации продуктов, восстановить исходные концентрации реагентов и найти равновесную концентрацию метана.

По условию в начальный момент в реакторе присутствовали только метан и кислород, поэтому исходные концентрации $\ce{CO}$ и $\ce{H2}$ равны нулю.

Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение составляет: на 2 моля $\ce{CH4}$ и 1 моль $\ce{O2}$ образуется 2 моля $\ce{CO}$ и 4 моля $\ce{H2}$.

Поскольку в равновесии $[\ce{CO}] = 0{,}6$ моль/л, то согласно стехиометрии израсходовалось кислорода:

$$\Delta[\ce{O2}] = 0{,}6 \cdot \frac{1}{2} = 0{,}3 	ext{ моль/л}$$

Исходная концентрация кислорода:

$$[\ce{O2}]_0 = 0{,}2 + 0{,}3 = 0{,}5 	ext{ моль/л}$$

Для образования 0,6 моль/л оксида углерода(II) израсходовалось метана:

$$\Delta[\ce{CH4}] = 0{,}6 	ext{ моль/л}$$

Равновесная концентрация метана:

$$[\ce{CH4}]_{	ext{равн}} = 0{,}8 - 0{,}6 = 0{,}2 	ext{ моль/л}$$

Задание №23Расчётные задачиЕГЭ по химии