Question

В реактор постоянного объема поместили оксид углерода(II) и водород в концентрации 0,3 моль/л и 0,8 моль/л, соответственно. В результате протекания обратимой реакции CO (г) + 2H2(г) ↔ СH3OH(г) в реакционной системе установилось химическое равновесие, и равновесная концентрация угарного газа составила 0,1 моль/л. Определите равновесные концентрации водорода и метанола. Помогите, пожалуйста

Answer 1

Чтобы решить это задание, надо составить табличку, в которой будут отмечены концентрации: исходная, прореагировшая,равновесная.

Вносим известные данные в таблицу, при этом ставим 0 в исходную концентрацию метилового спирта, т.к. изначально его не было в реакторе.

Сразу же можем найти прореагировшую концентрацию CO: 0,3 моль/л - 0,1 моль/л = 0,2 моль/л. Затем смотрим на коэффициенты в уравнении реакции, и видим, что водорода в 2 раза больше, чем угарного газа, значит и прореагировшая концентрация в 2 раза больше: 0,2 моль/л × 2 = 0,4 моль/л. Так как нам уже известны исходная и прореагировшая концентрации водорода, то находим равновесную: 0,8 моль/л - 0,4 моль/л = 0,4 моль/л. Теперь же переходим к продукту реакции - метанолу. Тут всё гораздо легче: исходная - 0, прореагировшая - 0,2 моль/л, значит равновесная - 0,2 моль/л.

Конечно, в таблице желательно ставить знаки перед концентрациями, чтобы понимать, что к чему, но это выбор каждого; главное, чтобы понимали, и ответ был правильный

Answer 2

Давайте рассмотрим решение задачи.

Задача представляет собой химическую реакцию образования метанола из оксида углерода(II) и водорода:

\[ \text{CO} (г) + 2\text{H}_2 (г) \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{OH} (г) \]

Обозначим начальные концентрации реагентов:

\[ [\text{CO}]_0 = 0.3 \, \text{моль/л} \] \[ [2\text{H}_2]_0 = 0.8 \, \text{моль/л} \]

В равновесии, концентрация угарного газа (\(\text{CO}\)) составляет 0.1 моль/л.

Согласно уравнению реакции, коэффициент перед \(\text{CO}\) равен 1, а перед \(\text{H}_2\) - 2. Это означает, что соотношение между \(\text{CO}\) и \(\text{H}_2\) в реакции 1:2.

На начальном этапе реакции имеем:

\[ \frac{[\text{CO}]}{1} = \frac{0.1}{1} = 0.1 \, \text{моль/л} \]

\[ \frac{[2\text{H}_2]}{2} = \frac{0.1}{2} = 0.05 \, \text{моль/л} \]

Теперь определим изменение концентрации для каждого из реагентов. Пусть \(\Delta x\) - изменение концентрации угарного газа (\(\text{CO}\)) и \(\Delta y\) - изменение концентрации водорода (\(\text{H}_2\)).

\[ [\text{CO}] = [\text{CO}]_0 - \Delta x \] \[ [2\text{H}_2] = [2\text{H}_2]_0 - 2 \cdot \Delta y \]

Так как коэффициенты перед \(\text{CO}\) и \(\text{H}_2\) в уравнении реакции равны 1 и 2 соответственно, мы используем их в выражениях для изменения концентраций.

Находим \(\Delta x\) и \(\Delta y\):

\[ \Delta x = [\text{CO}]_0 - [\text{CO}] = 0.3 - 0.1 = 0.2 \, \text{моль/л} \] \[ \Delta y = \frac{[2\text{H}_2]_0 - [2\text{H}_2]}{2} = \frac{0.8 - 0.05}{2} = 0.375 \, \text{моль/л} \]

Теперь добавим эти изменения к начальным концентрациям, чтобы получить равновесные концентрации:

\[ [\text{CO}] = 0.3 - 0.2 = 0.1 \, \text{моль/л} \] \[ [2\text{H}_2] = 0.8 - 2 \cdot 0.375 = 0.05 \, \text{моль/л} \]

Таким образом, равновесные концентрации водорода и метанола равны 0.05 моль/л и 0.1 моль/л соответственно.