Как определять исходную концентрацию вещества
Вещества, вступающие в химическую реакцию, претерпевают изменения состава и строения, превращаясь в продукты реакции. Концентрация исходных веществ уменьшается вплоть до нуля, если реакция идет до конца. Но может протекать обратная реакция, когда продукты распадаются на исходные вещества. В таком случае устанавливается равновесие, когда скорость прямой и обратной реакции становится одинаковой. Разумеется, равновесные концентрации веществ будут меньше исходных.
Инструкция
Произошла химическая реакция по схеме: А + 2Б = В. Исходные вещества и продукт реакции – газы. В какой-то момент установилось равновесие, то есть, скорость прямой реакции (А + 2Б = В) сравнялась со скоростью обратной (В = А + 2Б). Известно, что равновесная концентрация вещества А равна 0,12 моль/литр, элемента Б – 0,24 моль/литр, а вещества В – 0,432 моль/литр. Требуется определить исходные концентрации А и Б.
Изучите схему химического взаимодействия. Из нее следует, что один моль продукта (элемента В) образовывался из одного моля вещества А и двух молей вещества Б. Если в одном литре реакционного объема образовывалось 0,432 моля элемента В (по условиям задачи), то, соответственно, одновременно расходовалось 0,432 моля вещества А и 0,864 моля элемента Б.
Вам известны равновесные концентрации исходных веществ: [A] = 0,12 моль/литр, [Б] = 0,24 моль/литр. Прибавив к этим величинам те, которые были израсходованы в ходе реакции, вы получите величины исходных концентраций: [A]0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/литр; [Б]0 = 0,24 + 0,864 = 1,104 моль/литр.
Также вы можете определить исходные концентрации веществ с помощью константы равновесия (Кр) – отношения произведений равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ. Константа равновесия рассчитывается по формуле: Кр = [C]n [D]m /([A]0x[B]0y), где [C] и [D] – равновесные концентрации продуктов реакции С и D; n, m – их коэффициенты. Соответственно, [A]0, [В]0 – равновесные концентрации элементов, вступающих в реакцию; x,y – их коэффициенты.
Зная точную схему протекающей реакции, равновесную концентрацию хотя бы одного продукта и исходного вещества, а также величину константы равновесия, можно записать условия этой задачи в виде системы двух уравнений с двумя неизвестными.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Как решать задание 23 в ЕГЭ по химии в 2022-2023? Установить исходную концентрацию веществ, найти известное вещество, по которому будут проводиться расчеты. Затем провести расчеты по уравнению реакции и найти неизвестные концентрации.
Особенности задания
Как решать новое задание 23 в ЕГЭ по химии, которое появилось только в 2022 году? Разумеется, хорошенько подготовившись – аналогов этой задаче до сих пор не было, в 2023 году она будет использоваться лишь второй раз. Поэтому важно заранее получить максимум информации о том, как можно найти правильный ответ.
Прежде чем разбираться, как решать номер 23 в ЕГЭ по химии, отметим, что задание относится к повышенному уровню сложности. Соответственно, за правильное решение можно заработать два первичных балла. На выполнение отводится в среднем 5-7 минут.
В задании проверяются ваши знания и умения в следующих областях:
- Обратимые и необратимые химические реакции;
- Химическое равновесие и его смещение под воздействием различных факторов;
- Расчеты количества вещества, его массы или объема газов по известному количеству вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ.
Если вкратце: вот как делать 23 задание на ЕГЭ по химии: проанализировать исходные данные и установить известные концентрации вещества. После этого произвести расчеты по уравнению реакции и вычислить неизвестные вещества.
Демонстрационные задания
А теперь на практике покажем, как решать задачи 23 в ЕГЭ по химии – используем несколько демонстрационных вариантов. Помните, что нет никакой гарантии, что именно эти задачки попадутся в вашем комплекте заданий. Но ими можно руководствоваться как примером.
Итак, первый вариант решения 23 номера ЕГЭ по химии.
Дано:
В замкнутый реактор поместили газообразную смесь оксида азота (II) с кислородом и нагрели. В результате протекания обратимой реакции 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г) в системе установилось равновесие.
Используя данные, приведенные в таблице, определите равновесные концентрации оксида азота (II) (Х) и кислорода (Y).
| Реагент | NO | O2 | NO2 |
| Исходная концентрация (моль/л) | 0,5 | 0,8 | |
| Равновесная концентрация (моль/л) | 0,2 |
На основании приведенных данных рассказываем, как решать 23 задание ЕГЭ по химии:
Сначала производим базовый расчет: исходя из приведенной информации, следует, что в реакторе не было NO2, а значит, исходная концентрация NO2 равна нулю.
Известное вещество (с известной исходной и равновесной концентрацией) – это NO2, которого образовалось 0,2 моль.
Теперь переходим к стехиометрическим расчетам. Подставляем нужные цифры:
- 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г)
- 0,2 + 0,1 ⇄ 0,2
Из уравнения реакции становится ясно, что прореагировали 0,2 моль NO и 0,1 моль О2.
Наконец, переходим к окончательным расчетам. Еще раз представим перед собой таблицу и подставим нужные значения:
| Реагент | NO | O2 | NO2 |
| Исходная концентрация (моль/л) | 0,5 | 0,8 | 0 |
| Равновесная концентрация (моль/л) | 0,3 | 0,7 | 0,2 |
Итого, получаем следующий ответ:
- х = 0,5 – 0,2 = 0,3
- у = 0,8 – 0,1 = 0,7
Еще один разбор 23 задачи ЕГЭ по химии 2022-2023. Хороший пример, который может помочь вам разобраться.
Дано:
В реактор для синтеза метанола постоянного объема поместили водород и угарный газ. В результате протекания обратной химической реакции 2Н2(г) + СО(г) ⇄ СН3ОН(г) в системе установилось химическое равновесие.
Используя данные, приведенные в таблице, определите равновесную концентрацию угарного газа (Х) и исходную концентрацию водорода (Y).
| Реагент | Н2 | СО | СН3ОН |
| Исходная концентрация (моль/л) | Y | 2 | 0 |
| Равновесная концентрация (моль/л) | 1,2 | Х | 0,4 |
Решение демо 23 задания ЕГЭ по химии 2022 выглядит так:
Так как в первоначальный момент в системе не было метанола (а в состоянии равновесия метанола стало 0,4 моль), соответственно, изменения в ходе реакции по метанолу будет равно +0,4 моль.
Далее необходимо определить, сколько угарного газа было потрачено на реакцию. Концентрация угарного газа в ходе реакции уменьшается, из уравнения реакции следует, что n(CH3ОН):n(CO) = 1:1. Отсюда следует, что n(CO) = n(CH3ОН) = 0,4 моль.
Равновесную концентрацию угарного газа можно посчитать так: [СО]равн = [СО]исх – [CO]измен = 2 моль/л = 0,4 моль/л = 1,6 моль/л.
Первая часть разбора 23 задания ЕГЭ по химии 2022г. окончена, теперь посчитаем второе неизвестное значение:
Из уравнения реакции следует, что n(CH3ОН):n(Н2) = 1:2, отсюда следует, что n(Н2) = 2n(CH3ОН) = 2х0,4 = 0,8 моль.
Концентрация водорода в ходе реакции уменьшается. Чтобы найти исходную концентрацию водорода: [H2]исх – [H2]измен = 1,2 моль/л.
[H2]исх = [H2]измен + [H2]равн = 1,2 моль/л + 0,8 моль/л = 2 моль/л.
Ответ: х = 1,6 моль/л, у = 2 моль/л.
Как вам такое объяснение 23 задания ЕГЭ по химии 2022 года? Как видите, задачи действительно сложные – нужно знать довольно много вещей и свободно оперировать химическими формулами. Что может быть довольно сложно, если на уроках вы уделяли недостаточно внимания этим темам. Хорошо, что еще есть время на подготовку!
Решение задачи 23 в ЕГЭ по химии 2022-2023 вполне доступно каждому. Конечно, если вы понимаете смысл нужных понятий и умеете пользоваться вычислениями по химическим формулам и уравнениям. Задание это новое, поэтому лучше прорешать все доступные демонстрационные варианты перед экзаменом, чтобы хорошенько подготовиться!
При некоторой температуре равновесие гомогенной системы:
2NO + O2 = 2NO2
установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO] = 0,2 моль/л; [O2] = 0,1 моль/л; [NO2] = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О2.
Решение задачи
Рассмотрим обратимую химическую реакцию:
Константой химического равновесия (K) отношение констант скоростей прямой и обратной реакций.
Константа равновесия данной реакции выражается уравнением:
Подставляя в него данные из условия задачи, получаем:
K = 0,01/0,04 ⋅ 0,1 = 2,5
Для нахождения исходных концентраций NO и О2 учтем, что, согласно уравнению реакции, из 2 моль NO и 1 моль О2 образуется 2 моль NO2. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,1 моль вещества NO2, то при этом было израсходовано 0,1 моль NO и 0,05 моль О2. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:
Ответ:
константа равновесия 2,5;
исходная концентрация NO 0,3 моль/л;
исходная концентрация О2 0,15 моль/л.
Вычисление концентрации веществ, участвующих в реакции
Задача 18.
Реакция идет по уравнению: 4НСl + О2 = 2Н2О + 2Сl2. Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ стали (моль/л) НСl = 0,85; О2 = 0,44; Сl2 = 0,30. Какими были концентрации НСl и О2 в начале реакции?
Решение:
Для нахождения исходных концентраций НСl и О2 учтем, что, согласно уравнению реакции, из 4 молей НСl и 1 моля О2 образуется по 2 моля Н2О и Сl2. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось по 0,3 моля, Н2О и Сl2,то при этом было израсходовано 0,6 молей НСl и 0,15 молей О2. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:
[НСl]исх = 0,6 + 0,85 = 1,45 моль/л;
[О2]исх = 0,15 + 0,44 = 0,59 моль/л.
Задача 19.
Реакция идет по уравнению N2 + O2 = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были [N2]исх = 0,049 моль/л, [O2] = 0,01моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент когда [NO] = 0,005 моль/л.
Решение:
[N2]исх = 0,049 моль/л
[O2]исх =0,01моль/л
[NO] = 0,005 моль/л
Уравнение реакции имеет вид:
N2 + O2 = 2NO
1моль 1моль 2моль
Из уравнения реакции вытекает, что количество продукта реакции NO превышает в 2 раза количество исходных веществ N2 и O2. Отсюда
n(N2) = n(O2) = 0,005/2 = 0,0025 моль/л.
c(N2) = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 моль/л;
c(O2) = 0,01 – 0,0025 = 0,0075 моль/л.
В системе:
А (г) + 2B(г) ↔ С (г)
равновесные концентрации равны (моль/дм3): [A] = 0,6; = 1,2; [C] = 2,16. Определите константу рав-
новесия реакции и исходные концентрации веществ A и B.
Решение Константа равновесия этой реакции выражается уравнением:
K = [C]/[A]2.
Подставляя в него данные из условия задачи, получаем:
K = 2,16/0,6•1,22 = 2,5
Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтем, что, согласно уравнению реакции,
из 1 моля вещества А и 2 молей вещества В образуется 1 моль вещества С. Поскольку по условию зада-
чи в каждом дм3 системы образовалось 2,16 моля вещества С, то при этом было израсходовано 2,16 мо-
ля вещества А и 2,16•2 = 4,32 моля вещества В. Таким образом, искомые исходные концентрации рав-
ны:
[А] исх. = 0,6 + 2,16 = 2,76 моль/дм3;
исх. = 1,2 + 4,32 = 5,52 моль/дм3.
При изменении условий протекания реакции (температуры, давления, концентрации какого-либо из
участвующих в реакции веществ) скорости прямого и обратного процессов изменяются неодинаково, и
химическое равновесие нарушается. В результате преимущественного протекания реакции в одном из
возможных направлений устанавливается состояние нового химического равновесия, отличающееся от
исходного. Процесс перехода от одного равновесного состояния к новому равновесию называется сме-
щением химического равновесия.
Направление этого смещения подчиняется принципу Ле-Шателье: если на систему, находящую-
ся в состоянии химического равновесия, оказать какое-либо воздействие, то равновесие сместит-
ся в таком направлении, что оказанное воздействие будет ослаблено.
Так, повышение температуры приводит к смещению равновесия в направлении реакции, сопровож-
дающейся поглощением теплоты, т. е. охлаждением системы; повышение давления вызывает смещение
равновесия в направлении уменьшения общего числа молей газообразных веществ, то есть в направле-
нии, приводящем к понижению давления; удаление из системы одного из продуктов реакции ведет к
смещению равновесия в сторону прямой реакции; уменьшение концентрации одного из исходных ве-
ществ приводит к смещению равновесия в направлении обратной реакции.
