Решение: Равновесные концентрации веществ
В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество метана и кислорода. В результате протекания обратимой реакции $2\mathrm{CH_4}_{(г)} + \mathrm{O_2}_{(г)} \rightleftharpoons 2\mathrm{CO}_{(г)} + 4\mathrm{H_2}_{(г)}$ в реакционной системе установилось химическое равновесие. Используя данные, приведённые в таблице, определите исходную концентрацию $\mathrm{CH_4}$ ($X$) и равновесную концентрацию $\mathrm{O_2}$ ($Y$).
| $\mathrm{CH_4}$ | $\mathrm{O_2}$ | $\mathrm{CO}$ | $\mathrm{H_2}$ | |
|---|---|---|---|---|
| Исходная концентрация, моль/л | — | 0,5 | — | — |
| Равновесная концентрация, моль/л | 0,2 | — | 0,4 | 0,8 |
Решение по шагам
5 шаговСогласно уравнению реакции при образовании $2$ моль $\mathrm{CO}$ расходуется $2$ моль $\mathrm{CH_4}$ и $1$ моль $\mathrm{O_2}$. Равновесная концентрация $\mathrm{CO}$ равна $0,4$ моль/л.
$$c(\mathrm{CO})=0{,}4\ \text{моль/л}$$Количество израсходованного метана равно количеству образовавшегося угарного газа.
$$\Delta c(\mathrm{CH_4})=0{,}4\ \text{моль/л}$$Исходная концентрация метана складывается из равновесной концентрации и израсходованного количества.
$$X=0{,}2+0{,}4=0{,}6\ \text{моль/л}$$По стехиометрическим коэффициентам концентрация израсходованного кислорода в два раза меньше концентрации образовавшегося угарного газа.
$$\Delta c(\mathrm{O_2})=\frac{0{,}4}{2}=0{,}2\ \text{моль/л}$$Равновесная концентрация кислорода равна исходной концентрации за вычетом израсходованного количества.
$$Y=0{,}5-0{,}2=0{,}3\ \text{моль/л}$$X — 6, Y — 3; ответ: 63
Где здесь ошибаются
Не учитывать стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.
При вычислении исходной концентрации метана вычитать из равновесной концентрации вместо сложения.
При вычислении равновесной концентрации кислорода прибавлять израсходованное количество к исходному.