Решение: Равновесие синтеза метана
В реактор постоянного объёма поместили углекислый газ и водород. При этом концентрация водорода составляла 1,8 моль/л. В результате протекания обратимой реакции $\mathrm{CO_2}_{(г)} + 4\mathrm{H_2}_{(г)} \rightleftarrows \mathrm{CH_4}_{(г)} + 2\mathrm{H_2O}_{(г)}$ в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрации углекислого газа и метана составили 0,2 моль/л и 0,3 моль/л соответственно. Определите исходную концентрацию $\mathrm{CO_2}$ ($X$) и равновесную концентрацию $\mathrm{H_2}$ ($Y$).
Решение по шагам
3 шагаОбозначим через $\xi$ изменение концентрации веществ в ходе реакции. Так как исходно метана не было, его равновесная концентрация равна количеству образовавшегося метана:
$$\xi = c(\mathrm{CH_4}) = 0{,}3\ \text{моль/л}$$По уравнению реакции углекислый газ расходуется в соотношении 1:1 с метаном. Поэтому исходная концентрация углекислого газа равна сумме его равновесной концентрации и израсходованной концентрации:
$$X = 0{,}2 + \xi = 0{,}2 + 0{,}3 = 0{,}5\ \text{моль/л}$$Водород расходуется в количестве, в четыре раза превышающем количество образовавшегося метана. Найдём его равновесную концентрацию:
$$Y = 1{,}8 - 4\xi = 1{,}8 - 4\cdot0{,}3 = 0{,}6\ \text{моль/л}$$Где здесь ошибаются
Не учитывать, что концентрация метана в начальный момент равна нулю.
Вычитать из исходной концентрации водорода только 0,3 моль/л вместо 4·0,3 моль/л.
Путать исходную концентрацию углекислого газа с его равновесной концентрацией.