В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество метана и углекислого газа. При этом исходная концентрация метана составляла 0,5 моль/л. Смесь нагрели. В результате протекания обратимой реакции CH₄(г) + CO₂(г) ⇄ 2CO(г) + 2H₂(г) в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации углекислого газа и угарного газа составили по 0,2 моль/л каждого. Определите равновесную концентрацию CH₄ (X) и исходную концентрацию CO₂ (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 Запишите выбранные номера в таблицу под соответствующими буквами.

Куратор задачи: CH4 + CO2 ⇄ 2 CO + 2 H2 Дано: начальная концентрация CH4 = 0.5 М, CO2 = Y, продукты отсутствуют. В равновесии: [CO2] = [CO] = 0.2 М. 1) Введём величину ξ – предел хода реакции (extent), при котором: - CH4 уменьшается на ξ - CO2 уменьшается на ξ - CO увеличивается на 2ξ - H2 увеличивается на 2ξ Начальные концентрации: CH4 = 0.5, CO2 = Y, CO = 0, H2 = 0. Равновесные концентрации: - [CH4]eq = 0.5 − ξ = X - [CO2]eq = Y − ξ = 0.2 - [CO]eq = 2ξ = 0.2 - [H2]eq = 2ξ 2) По [CO]eq = 0.2 даём ξ: 2ξ = 0.2 → ξ = 0.1 3) Находим X и Y: - X = 0.5 − ξ = 0.5 − 0.1 = 0.4 моль/л - Y по CO2: Y − ξ = 0.2 → Y = 0.2 + ξ = 0.2 + 0.1 = 0.3 моль/л 4) Проверка (не обязательно, но полезно): [H2]eq = 2ξ = 0.2 моль/л, [CO]eq = 0.2 моль/л, [CH4]eq = 0.4 моль/л, [CO2]eq = 0.2 моль/л. Классическое заметное значение константы равновесия: Kc = ([CO]^2 [H2]^2)/([CH4][CO2]) = (0.2^2 · 0.2^2)/(0.4·0.2) = 0.0016/0.08 = 0.02 (для справки, не требуется для ответа). Ответ: - X (равновесная концентрация CH4) = 0.4 моль/л → вариант 4 - Y (исходная концентрация CO2) = 0.3 моль/л → вариант 3 Запишите выбранные номера: X = 4, Y = 3.