Question

В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество метана и кислорода. Исходная концентрация кислорода составляла 0,5 моль/л. В результате протекания обратимой реакции:

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

в системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации метана, угарного газа и водорода составили 0,2 моль/л, 0,4 моль/л и 0,8 моль/л соответственно. Определите исходную концентрацию $\ce{CH4}$ (X) и равновесную 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

63

Answer

Идея решения: используя стехиометрию реакции и равновесные концентрации продуктов, найти количество прореагировавших реагентов, а затем восстановить исходные концентрации.

Поскольку в реактор поместили только метан и кислород, исходные концентрации $\ce{CO}$ и $\ce{H2}$ равны нулю.

Из уравнения реакции видно, что на 2 моля метана расходуется 1 моль кислорода, при этом образуется 2 моля угарного газа и 4 моля водорода.

Для образования 0,4 моль/л угарного газа потребовалось израсходовать 0,4 моль/л метана (в соотношении 2:2). Следовательно, исходная концентрация метана:

$$c_0(\ce{CH4}) = 0{,}2 + 0{,}4 = 0{,}6 	ext{ моль/л}$$

Для образования 0,4 моль/л угарного газа израсходовалось 0,2 моль/л кислорода (в соотношении 1:2). Равновесная концентрация кислорода:

$$c(\ce{O2}) = 0{,}5 - 0{,}2 = 0{,}3 	ext{ моль/л}$$

Задание №23Расчётные задачиЕГЭ по химии