Question

Рівновага гетерогенної системи 4HCl (г) + O2 (г) 2H2O (г) + 2Cl2 (г) встановилася при таких концентраціях реагуючих речовин: [H2O] = 0,14 моль/л; [Cl2] = 0,14моль/л; [HCl] = 0,20 моль/л; [O2] = 0,32 моль/л. Розрахуйте вихідні концентрації хлористого водню і кисню

Answer 1

4HCl (г) + O₂ (г) ⇆2H₂O (г) + 2Cl₂

4                1              2               2

Враховуємо співвідношення речовин по рівнянню і знаходимо скільки прореагувало вихідних речовин. Утворилось

H2O = 0,14 моль; і  Cl2 = 0,14 моль; значить

прореагувало О₂ 0,14/2=0,07 моль і  НСІ  0,14*2= 0,28 моль

Сумуємо кількість речовин до рівноважних і знаходимо початкову концентрацію вихідних речовин

С(HCl) = 0,20 +0,28=0,48 моль/л

С(O2) = 0,32+0,07=0,39 моль/л.

Answer 2

Для розрахунку вихідних концентрацій хлористого водню (HCl) і кисню (O2), використовуємо збереження маси в реакціях.

Спочатку, з'ясуємо, як зміниться концентрація газів під час реакції. Розглянемо збільшення концентрації водню (H2O) і хлору (Cl2) у реакції, і знайдемо, як це вплине на концентрацію газів, які утворюються, тобто на хлористий водень і кисень:

4HCl (г) + O2 (г) → 2H2O (г) + 2Cl2 (г)

Коефіцієнти стехіометрії показують, що кожен моль газу HCl утворює 1 моль газу H2O і 0,5 моль газу Cl2.

Тепер розрахуємо збільшення концентрацій H2O і Cl2:

Для H2O: 1 моль H2O утворюється з 4 моль HCl, тому зміниться на 0,14 моль/л * (1 моль H2O / 4 моль HCl) = 0,035 моль/л.

Для Cl2: 0,5 моль Cl2 утворюється з 4 моль HCl, тому зміниться на 0,14 моль/л * (0,5 моль Cl2 / 4 моль HCl) = 0,0175 моль/л.

Тепер можемо розрахувати кінцеві концентрації H2O і Cl2:

[H2O] (кінцева) = [H2O] (початкова) + змінаЗміна[H2O] = 0,14 моль/л + 0,035 моль/л = 0,175 моль/л

[Cl2] (кінцева) = [Cl2] (початкова) + змінаЗміна[Cl2] = 0,14 моль/л + 0,0175 моль/л = 0,1575 моль/л

Тепер можемо розрахувати кінцеву концентрацію кисню (O2) з виразу збереження маси:

[HCl] (початкова) * 4 + [O2] (початкова) = [HCl] (кінцева) * 4 + [O2] (кінцева)

0,20 моль/л * 4 + 0,32 моль/л = [HCl] (кінцева) * 4 + [O2] (кінцева)

0,80 моль/л + 0,32 моль/л = [HCl] (кінцева) * 4 + [O2] (кінцева)

1,12 моль/л = [HCl] (кінцева) * 4 + [O2] (кінцева)

Тепер, знаючи [H2O] (кінцева) = 0,175 моль/л, [Cl2] (кінцева) = 0,1575 моль/л і звідси можемо знайти [O2] (кінцева):

1,12 моль/л = 0,20 моль/л * 4 + [O2] (кінцева)

1,12 моль/л = 0,80 моль/л + [O2] (кінцева)

[O2] (кінцева) = 1,12 моль/л - 0,80 моль/л

[O2] (кінцева) = 0,32 моль/л

Таким чином, кінцеві концентрації хлористого водню (HCl) і кисню (O2) становлять відповідно 0,1575 моль/л і 0,32 моль/л.