Задание 23 ЕГЭ по химии: решения ФИПИ с ответами по шагам

По уравнению реакции при образовании одинаковых количеств $\mathrm{Br_2}$ и $\mathrm{Cl_2}$ их равновесные концентрации равны.$$[\mathrm{Cl_2}] = [\mathrm{Br_2}] = 0{,}6\ \text{моль/л}$$

На образование 0,6 моль/л $\mathrm{Br_2}$ расходуется в два раза больше хлорида брома(I).$$\Delta[\mathrm{BrCl}] = 2 \cdot 0{,}6 = 1{,}2\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции вещества реагируют в соотношении 1:1: на образование $1$ моль/л $\mathrm{COCl_2}$ расходуется по $1$ моль/л $\mathrm{CO}$ и $\mathrm{Cl_2}$.$$\mathrm{CO} + \mathrm{Cl_2} \rightleftharpoons \mathrm{COCl_2}$$

Равновесная концентрация $\mathrm{CO}$ равна его исходной концентрации минус количество образовавшегося $\mathrm{COCl_2}$.$$c_{\text{равн}}(\mathrm{CO})=0{,}4-0{,}3=0{,}1\ \text{моль/л}$$

Определяем уменьшение концентрации исходного вещества $\mathrm{CO_2}$:$$\Delta c(\mathrm{CO_2}) = 0{,}23 - 0{,}15 = 0{,}08\ \text{моль/л}$$

Согласно уравнению реакции $2\mathrm{CO_2} \rightleftharpoons 2\mathrm{CO} + \mathrm{O_2}$, на каждые 2 моль израсходованного $\mathrm{CO_2}$ образуются 2 моль $\mathrm{CO}$ и 1 моль $\mathrm{O_2}$.$$\Delta c(\mathrm{CO}) = \Delta c(\mathrm{CO_2}) = 0{,}08\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции $\mathrm{H_2 + Br_2 \rightleftharpoons 2HBr}$ на образование двух моль $\mathrm{HBr}$ расходуется по одному молю $\mathrm{H_2}$ и $\mathrm{Br_2}$.$$\Delta c(\mathrm{H_2})=\Delta c(\mathrm{Br_2})=\frac{c(\mathrm{HBr})}{2}=\frac{0{,}32}{2}=0{,}16\ \text{моль/л}$$

Равновесная концентрация водорода равна исходной концентрации за вычетом израсходованного количества.$$c_{\text{равн}}(\mathrm{H_2})=0{,}32-0{,}16=0{,}16\ \text{моль/л}$$

Обозначим через $x$ изменение концентрации азота. Так как исходно азот отсутствовал, его равновесная концентрация равна $x=0,1$ моль/л.$$x=0{,}1\ \text{моль/л}$$

Согласно уравнению реакции $2\mathrm{NH_3}\rightleftharpoons\mathrm{N_2}+3\mathrm{H_2}$, концентрация аммиака уменьшается в два раза больше, чем образуется азота.$$\Delta c(\mathrm{NH_3})=2x=0{,}2\ \text{моль/л}$$

Определим изменение концентрации кислорода:$$\Delta c(\mathrm{O_2}) = 4,0 - 3,4 = 0,6\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции на 1 моль кислорода расходуется 2 моль оксида азота(II) и образуется 2 моль оксида азота(IV). Поэтому:$$\Delta c(\mathrm{NO}) = 2 \cdot 0,6 = 1,2\ \text{моль/л};\quad \Delta c(\mathrm{NO_2}) = 2 \cdot 0,6 = 1,2\ \text{моль/л}$$

Найдём изменение концентрации водорода:$$\Delta c(\mathrm{H_2})=0{,}8-0{,}4=0{,}4\ \text{моль/л}$$

Согласно уравнению реакции $\mathrm{CO + 2H_2 \rightleftharpoons CH_3OH}$, концентрация $\mathrm{CO}$ уменьшается в два раза меньше, чем концентрация $\mathrm{H_2}$:$$\Delta c(\mathrm{CO})=\Delta c(\mathrm{CH_3OH})=\frac{0{,}4}{2}=0{,}2\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции при образовании 1 моль $\mathrm{N_2}$ расходуется 2 моль $\mathrm{NO}$ и 2 моль $\mathrm{CO}$. Так как равновесная концентрация азота равна 0,20 моль/л, концентрации каждого из реагентов уменьшились на…$$\Delta c(\mathrm{NO}) = \Delta c(\mathrm{CO}) = 2 \cdot 0{,}20 = 0{,}40\ \text{моль/л}$$

Рассчитаем равновесную концентрацию оксида азота(II):$$X = 0{,}90 - 0{,}40 = 0{,}50\ \text{моль/л}$$

Определяем уменьшение концентрации оксида серы(VI):$$\Delta c(\mathrm{SO_3}) = 0{,}28 - 0{,}20 = 0{,}08\ \text{моль/л}$$

Согласно уравнению реакции, на каждые 2 моль разложившегося $\mathrm{SO_3}$ образуются 2 моль $\mathrm{SO_2}$, поэтому равновесная концентрация $\mathrm{SO_2}$ равна 0,08 моль/л.$$c_{\text{равн}}(\mathrm{SO_2}) = 0{,}08\ \text{моль/л}$$

Обозначим через $x$ изменение концентрации циклогексана. Согласно уравнению реакции, при этом образуется $3x$ водорода.$$\mathrm{C_6H_{12}} \rightleftarrows \mathrm{C_6H_6} + 3\mathrm{H_2}$$

Равновесная концентрация водорода равна 0,3 моль/л, поэтому $3x = 0,3$.$$x = \frac{0,3}{3} = 0,1\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции на образование 1 моль этана расходуется 1 моль этина и 2 моль водорода.$$\mathrm{C_2H_2 + 2H_2 \rightleftharpoons C_2H_6}$$

Равновесная концентрация этана равна 0,4 моль/л, поэтому концентрация израсходованного этина также равна 0,4 моль/л.$$c_{\text{изр.}}(\mathrm{C_2H_2}) = 0{,}4\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции на образование $2$ моль $\mathrm{HBr}$ расходуется по $1$ моль $\mathrm{H_2}$ и $\mathrm{Br_2}$. Пусть уменьшение концентрации каждого исходного вещества равно $x$.$$\mathrm{H_2 + Br_2 \rightleftharpoons 2HBr}$$

Равновесная концентрация бромоводорода равна $0{,}24\ \text{моль/л}$, поэтому $2x=0{,}24$.$$x=\frac{0{,}24}{2}=0{,}12\ \text{моль/л}$$

Определяем уменьшение концентрации водяного пара:$$\Delta c(\mathrm{H_2O}) = 0{,}08 - 0{,}05 = 0{,}03\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции коэффициенты всех веществ равны единице, поэтому концентрация оксида углерода(II) уменьшилась на такую же величину:$$c_{\text{равн}}(\mathrm{CO}) = 0{,}07 - 0{,}03 = 0{,}04\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции на каждый моль образовавшегося $\mathrm{CH_3Cl}$ образуется один моль $\mathrm{H_2O}$ и расходуется по одному молю $\mathrm{CH_3OH}$ и $\mathrm{HCl}$.$$\mathrm{CH_3OH} + \mathrm{HCl} \rightleftarrows \mathrm{CH_3Cl} + \mathrm{H_2O}$$

Равновесная концентрация $\mathrm{CH_3Cl}$ равна $0,3$ моль/л, значит, в реакции образовалось $0,3$ моль/л продукта и столько же $\mathrm{HCl}$ израсходовано.$$\Delta c(\mathrm{HCl}) = \Delta c(\mathrm{H_2O}) = 0,3\ \text{моль/л}$$

По уравнению реакции при образовании $2$ моль аммиака расходуется $1$ моль азота и $3$ моль водорода. Образование $0{,}12\ \text{моль/л}$ аммиака соответствует увеличению концентрации аммиака на $0{,}12\ \text{моль/л}$.$$\Delta c(\mathrm{N_2}) = \frac{0{,}12}{2} = 0{,}06\ \text{моль/л}$$

Концентрация азота уменьшилась на $0{,}06\ \text{моль/л}$, поэтому его исходная концентрация равна:$$[\mathrm{N_2}]_0 = 0{,}15 + 0{,}06 = 0{,}21\ \text{моль/л}$$