Номер 964, страница 155 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

964. В системе установилось равновесие:

$2SO_2 + O_2 \rightleftarrows 2SO_3$.

Равновесные химические количества $SO_2$, $O_2$, и $SO_3$ соответственно равны 0,10, 0,20 и 0,70 моль. Рассчитайте исходные химические количества $SO_2$ и $O_2$.

Дано:

Уравнение реакции: $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Равновесное количество $SO_2$: $n_{равн}(SO_2) = 0,10 \text{ моль}$

Равновесное количество $O_2$: $n_{равн}(O_2) = 0,20 \text{ моль}$

Равновесное количество $SO_3$: $n_{равн}(SO_3) = 0,70 \text{ моль}$

Все данные о количестве вещества представлены в единицах СИ (моль), перевод не требуется.

Найти:

Исходное количество $SO_2$ — $n_{исх}(SO_2)$

Исходное количество $O_2$ — $n_{исх}(O_2)$

Решение:

Для нахождения исходных количеств реагентов ($SO_2$ и $O_2$) необходимо определить, какое их количество вступило в реакцию. Это можно сделать, основываясь на количестве образовавшегося продукта ($SO_3$).

1. Определим количество образовавшегося $SO_3$. Будем считать, что реакция начиналась только с реагентов, и начальное количество продукта $SO_3$ было равно нулю. Тогда количество $SO_3$, образовавшееся в ходе реакции, равно его равновесному количеству:

$n_{образ}(SO_3) = n_{равн}(SO_3) = 0,70 \text{ моль}$.

2. Используя уравнение реакции $2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$, рассчитаем количества $SO_2$ и $O_2$, которые прореагировали, чтобы образовать $0,70 \text{ моль} SO_3$. Стехиометрические коэффициенты показывают, что для образования 2 моль $SO_3$ требуется 2 моль $SO_2$ и 1 моль $O_2$.

Расчет количества прореагировавшего $SO_2$:

Соотношение $n(SO_2):n(SO_3) = 2:2 = 1:1$.

Следовательно, $n_{прореаг}(SO_2) = n_{образ}(SO_3) = 0,70 \text{ моль}$.

Расчет количества прореагировавшего $O_2$:

Соотношение $n(O_2):n(SO_3) = 1:2$.

Следовательно, $n_{прореаг}(O_2) = \frac{1}{2} \cdot n_{образ}(SO_3) = \frac{1}{2} \cdot 0,70 \text{ моль} = 0,35 \text{ моль}$.

3. Исходное количество любого реагента равно сумме его равновесного количества и количества, которое вступило в реакцию: $n_{исх} = n_{равн} + n_{прореаг}$.

Находим исходное количество $SO_2$:

$n_{исх}(SO_2) = n_{равн}(SO_2) + n_{прореаг}(SO_2) = 0,10 \text{ моль} + 0,70 \text{ моль} = 0,80 \text{ моль}$.

Находим исходное количество $O_2$:

$n_{исх}(O_2) = n_{равн}(O_2) + n_{прореаг}(O_2) = 0,20 \text{ моль} + 0,35 \text{ моль} = 0,55 \text{ моль}$.

Ответ: исходное химическое количество $SO_2$ составляло $0,80 \text{ моль}$, а исходное химическое количество $O_2$ составляло $0,55 \text{ моль}$.