Номер 598, страница 99 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

598. В системе установилось равновесие:

$2\text{CO}_{\text{(г)}} + \text{O}_{2\text{(г)}} \rightleftharpoons 2\text{CO}_{2\text{(г)}}$

Химические количества CO, O$_{2}$ и CO$_{2}$ в равновесной системе соответственно равны 2, 1 и 2 моль. Рассчитайте начальные химические количества оксида углерода(II) и кислорода.

Дано:

Уравнение реакции: $2CO_{(г)} + O_{2(г)} \rightleftharpoons 2CO_{2(г)}$

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

Равновесное химическое количество $O_2$: $n_{равн}(O_2) = 1$ моль

Равновесное химическое количество $CO_2$: $n_{равн}(CO_2) = 2$ моль

Найти:

Начальное химическое количество $CO$: $n_{нач}(CO) - ?$

Начальное химическое количество $O_2$: $n_{нач}(O_2) - ?$

Решение:

В основе решения лежит анализ изменения количеств веществ в ходе химической реакции до достижения равновесия.

Предположим, что реакция начиналась только с исходных веществ ($CO$ и $O_2$), и начальное количество продукта ($CO_2$) было равно нулю: $n_{нач}(CO_2) = 0$ моль.

Из условия известно, что в равновесной системе содержится 2 моль $CO_2$. Это означает, что в результате прямой реакции образовалось 2 моль диоксида углерода.

$n_{обр}(CO_2) = n_{равн}(CO_2) - n_{нач}(CO_2) = 2 - 0 = 2 \text{ моль}$

Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции $2CO + O_2 \rightleftharpoons 2CO_2$, мы можем рассчитать, какое количество реагентов было израсходовано для образования 2 моль $CO_2$.

Из уравнения следует, что для образования 2 моль $CO_2$ требуется 2 моль $CO$ и 1 моль $O_2$.

Количество прореагировавшего оксида углерода(II):

$n_{прореаг}(CO) = n_{обр}(CO_2) \times \frac{2}{2} = 2 \text{ моль} \times 1 = 2 \text{ моль}$

Количество прореагировавшего кислорода:

$n_{прореаг}(O_2) = n_{обр}(CO_2) \times \frac{1}{2} = 2 \text{ моль} \times 0.5 = 1 \text{ моль}$

Начальное количество любого реагента можно найти, сложив его равновесное количество и количество, которое вступило в реакцию.

$n_{нач} = n_{равн} + n_{прореаг}$

Рассчитаем начальное количество оксида углерода(II):

$n_{нач}(CO) = n_{равн}(CO) + n_{прореаг}(CO) = 2 \text{ моль} + 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$

Рассчитаем начальное количество кислорода:

$n_{нач}(O_2) = n_{равн}(O_2) + n_{прореаг}(O_2) = 1 \text{ моль} + 1 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$

Ответ: начальное химическое количество оксида углерода(II) составляло 4 моль, а кислорода - 2 моль.