Номер 1217, страница 188 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1217. *В системе установилось равновесие:

$CO + O_2 \rightleftharpoons CO_2$

Равновесные химические количества CO, O₂ и CO₂ соответственно равны 2,0; 3,0; 3,0 моль. Рассчитайте исходные химические количества угарного газа и кислорода.

Дано:

Уравнение реакции: $CO + O_2 \rightleftharpoons CO_2$

Равновесное количество $CO$: $n_{равн}(CO) = 2,0$ моль

Равновесное количество $O_2$: $n_{равн}(O_2) = 3,0$ моль

Равновесное количество $CO_2$: $n_{равн}(CO_2) = 3,0$ моль

Найти:

Исходное количество $CO$: $n_{исх}(CO)$ - ?

Исходное количество $O_2$: $n_{исх}(O_2)$ - ?

Решение:

1. Первым шагом необходимо сбалансировать уравнение химической реакции, так как представленное в условии неверно с точки зрения стехиометрии. Правильное уравнение реакции горения угарного газа:

$2CO + O_2 \rightleftharpoons 2CO_2$

2. По условию задачи, в состоянии равновесия в системе находится 3,0 моль диоксида углерода ($CO_2$). Так как $CO_2$ является продуктом реакции, мы принимаем его исходное количество за ноль. Таким образом, количество образовавшегося в ходе реакции $CO_2$ составляет 3,0 моль.

3. Зная количество образовавшегося продукта, можно по уравнению реакции определить, какое количество исходных веществ прореагировало.

Согласно уравнению, молярное соотношение реагентов и продуктов составляет:

$n(CO) : n(O_2) : n(CO_2) = 2 : 1 : 2$

Рассчитаем количество прореагировавшего угарного газа ($\Delta n_{прореаг}(CO)$):

$\frac{\Delta n_{прореаг}(CO)}{2} = \frac{n_{образов}(CO_2)}{2}$

$\Delta n_{прореаг}(CO) = n_{образов}(CO_2) = 3,0$ моль

Рассчитаем количество прореагировавшего кислорода ($\Delta n_{прореаг}(O_2)$):

$\frac{\Delta n_{прореаг}(O_2)}{1} = \frac{n_{образов}(CO_2)}{2}$

$\Delta n_{прореаг}(O_2) = \frac{n_{образов}(CO_2)}{2} = \frac{3,0 \text{ моль}}{2} = 1,5$ моль

4. Исходное количество каждого реагента равно сумме его равновесного количества и количества, вступившего в реакцию.

Исходное количество угарного газа:

$n_{исх}(CO) = n_{равн}(CO) + \Delta n_{прореаг}(CO) = 2,0 \text{ моль} + 3,0 \text{ моль} = 5,0$ моль

Исходное количество кислорода:

$n_{исх}(O_2) = n_{равн}(O_2) + \Delta n_{прореаг}(O_2) = 3,0 \text{ моль} + 1,5 \text{ моль} = 4,5$ моль

Ответ: исходное химическое количество угарного газа составляло 5,0 моль, а исходное химическое количество кислорода — 4,5 моль.