В реактор постоянного объёма поместили хлор и пары воды, при этом их исходные концентрации составили 1,5 моль/л и 1,2 моль/л соответственно. В результате протекания обратимой…
В реактор постоянного объёма поместили хлор и пары воды, при этом их исходные концентрации составили 1,5 моль/л и 1,2 моль/л соответственно. В результате протекания обратимой реакции 2Cl₂(г) + 2H₂O(г) ⇆ 4HCl(г) + O₂(г) в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрация хлороводорода составила 0,4 моль/л. Определите равновесные концентрации хлора (X) и паров воды (Y). Выберите из списка номера правильных ответов. 1) 0,9 моль/л 2) 1,0 моль/л 3) 1,1 моль/л 4) 1,2 моль/л 5) 1,3 моль/л 6) 1,4 моль/л Запишите выбранные номера в таблицу под соответствующими буквами
Давайте решим задачу поэтапно, чтобы найти равновесные концентрации хлора (X) и воды (Y).
Шаг 1. Расстановка исходных данных
Изначальные концентрации:
- Хлор (Cl₂): \( C_{Cl_2}^{initial} = 1.5 \text{ моль/л} \)
- Вода (H₂O): \( C_{H_2O}^{initial} = 1.2 \text{ моль/л} \)
- Хлороводород (HCl): \( C_{HCl} = 0.4 \text{ моль/л} \) (при равновесии)
Общие обозначения:
- Пусть \( x \) — количество хлора, которое прореагировало (уменьшение концентрации хлора - исходящая величина).
- Пусть \( y \) — количество воды, которое прореагировало.
Обратите внимание, что реакция идет по следующему уравнению: \[ 2Cl_2 + 2H_2O \rightleftharpoons 4HCl + O_2 \]
На основе стехиометрии:
- Для каждого \( x \), солью – \( 2x \) моль/л хлора и воды прореагирует.
- Образуется — \( 4x \) моль/л HCl и \( x \) моль/л O₂.
Шаг 2. Определение связанных переменных
Из уравнения реакции видно, что: \[ \text{Количество прореагировавших молей } Cl_2: \quad 2x \] \[ \text{Концентрация } Cl_2 \text{ в равновесии:} \quad C_{Cl_2} = 1.5 - 2x \]
Аналогично для воды: \[ C_{H_2O} = 1.2 - 2x \]
Концентрация хлороводорода: \[ C_{HCl} = 4x \]
Из условия, \[ C_{HCl} = 0.4 \Rightarrow 4x = 0.4 \Rightarrow x = 0.1 \]
Теперь можем найти равновесные концентрации хлора и воды: \[ C_{Cl_2} = 1.5 - 2 \times 0.1 = 1.5 - 0.2 = 1.3 \text{ моль/л} \] \[ C_{H_2O} = 1.2 - 2 \times 0.1 = 1.2 - 0.2 = 1.0 \text{ моль/л} \]
Шаг 3. Итоговые концентрации
- Хлор (X) = 1.3 моль/л
- Вода (Y) = 1.0 моль/л
Вывод:
Правильные ответы — 1 для концентрации хлора и 2 для воды.
Ответ:
- X = 1.3 моль/л (номер 5)
- Y = 1.0 моль/л (номер 2)
Если нужно, я могу помочь составить таблицу с выбранными ответами.
