Номер 1032, страница 163 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1032. *В системе установилось равновесие:

$2NO_{(г)} + O_{2(г)} \rightleftharpoons 2NO_{2(г)}$

Равновесные молярные концентрации NO, O₂ и NO₂ соответственно равны 250, 200 и 300 ммоль/дм³. Рассчитайте исходные молярные концентрации NO и O₂.

Дано:

Уравнение равновесия: $2NO_{(г)} + O_{2(г)} \rightleftharpoons 2NO_{2(г)}$

Равновесная молярная концентрация $NO$: $[NO]_{равн} = 250 \text{ ммоль/дм}^3$

Равновесная молярная концентрация $O_2$: $[O_2]_{равн} = 200 \text{ ммоль/дм}^3$

Равновесная молярная концентрация $NO_2$: $[NO_2]_{равн} = 300 \text{ ммоль/дм}^3$

Поскольку $1 \text{ ммоль} = 10^{-3} \text{ моль}$ и $1 \text{ дм}^3 = 10^{-3} \text{ м}^3$, то $1 \text{ ммоль/дм}^3 = \frac{10^{-3} \text{ моль}}{10^{-3} \text{ м}^3} = 1 \text{ моль/м}^3$. Переведем данные в систему СИ (моль/м³):

$[NO]_{равн} = 250 \text{ моль/м}^3$

$[O_2]_{равн} = 200 \text{ моль/м}^3$

$[NO_2]_{равн} = 300 \text{ моль/м}^3$

Найти:

Исходную молярную концентрацию $NO$ - $[NO]_{исх}$

Исходную молярную концентрацию $O_2$ - $[O_2]_{исх}$

Решение:

Исходная концентрация реагента равна сумме его равновесной концентрации и концентрации, которая прореагировала. Будем исходить из предположения, что в начальный момент времени продукт реакции ($NO_2$) отсутствовал, то есть его исходная концентрация была равна нулю: $[NO_2]_{исх} = 0$.

Следовательно, концентрация $NO_2$, которая образовалась в ходе реакции до достижения равновесия, равна его равновесной концентрации:

$[NO_2]_{образ} = [NO_2]_{равн} - [NO_2]_{исх} = 300 \text{ ммоль/дм}^3 - 0 = 300 \text{ ммоль/дм}^3$

Согласно стехиометрии реакции $2NO + O_2 \rightleftharpoons 2NO_2$, для образования 2 молей $NO_2$ требуется 2 моля $NO$ и 1 моль $O_2$. Рассчитаем, какая концентрация исходных веществ прореагировала:

Концентрация прореагировавшего $NO$ ($[NO]_{прореаг}$) определяется из пропорции:

$[NO]_{прореаг} = [NO_2]_{образ} \times \frac{2 \text{ (коэф. NO)}}{2 \text{ (коэф. } NO_2)} = 300 \text{ ммоль/дм}^3 \times 1 = 300 \text{ ммоль/дм}^3$

Концентрация прореагировавшего $O_2$ ($[O_2]_{прореаг}$) определяется аналогично:

$[O_2]_{прореаг} = [NO_2]_{образ} \times \frac{1 \text{ (коэф. } O_2)}{2 \text{ (коэф. } NO_2)} = 300 \text{ ммоль/дм}^3 \times \frac{1}{2} = 150 \text{ ммоль/дм}^3$

Теперь найдем исходные концентрации $NO$ и $O_2$, сложив их равновесные концентрации с прореагировавшими:

Исходная концентрация $NO$:

$[NO]_{исх} = [NO]_{равн} + [NO]_{прореаг} = 250 \text{ ммоль/дм}^3 + 300 \text{ ммоль/дм}^3 = 550 \text{ ммоль/дм}^3$

Исходная концентрация $O_2$:

$[O_2]_{исх} = [O_2]_{равн} + [O_2]_{прореаг} = 200 \text{ ммоль/дм}^3 + 150 \text{ ммоль/дм}^3 = 350 \text{ ммоль/дм}^3$

Ответ:

Исходная молярная концентрация $NO$ равна $550 \text{ ммоль/дм}^3$.

Исходная молярная концентрация $O_2$ равна $350 \text{ ммоль/дм}^3$.