Как найти начальную концентрацию реагента

Пример 1: Вычисление константы равновесия реакции по равновесным концентрациям реагирующих веществ и определение их исходных концентраций.

При синтезе аммиака N₂ +3H₂ = 2NH₃ равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): . Рассчитайте константу равновесии этой реакции и исходные концентрации азота н водорода.

Определяем константу равновесия К_с этой реакции:

Исходные концентрации азота и водорода находим на основе уравнения реакции. На образование 2 моль NH₃, расходуется 1 моль азота, а на образование 3,6 моль аммиака потребовалось 3,6/2 = 1,8 моль азота. Учитывая равновесную концентрацию азота, находим его первоначальную концентрацию:

На образование 2 моль NH₃ необходимо израсходовать 3 моль водорода, а для получения 3,6 моль аммиака требуется 3∙3,6/2 = 5,4 моль; учитывая равновесную концентрацию водорода, находим его исходную концентрацию:

Таким образом, реакция начиналась при концентрациях (моль/л): С(N₂) = 4,3; С(H₂) = 7,2.

Пример 2: Вычисление равновесных концентраций реагирующих веществ.

Реакция протекает по уравнению А+В = 2C. Определите равновесные концентрации реагирующих веществ, если исходные концентрации веществ А и В соответственно равны 0,5 и 0,7 моль/л, а константа равновесия реакции К_с =50.

К моменту равновесия концентрации веществ А и В понизятся, а концентрация вещества С увеличится. На каждый моль веществ А и В образуется 2 моль вещества С; поэтому, если понижение концентрации веществ А и В обозначить через x моль, то увеличение концентрации вещества С будет равно 2x моль.

Равновесные концентрации реагирующих веществ будут: [A] = (0,5-х) моль/л; [B] = (0,7-х) моль/л; [С] = 2х моль/л.

К_с =

Решая это уравнение, получаем: x₁ = 0,86; x₂ = 0,44. По условию задачи справедливо значение х₂. Отсюда равновесные концентрации реагирующих веществ равны: [A] = (0,5-0,44) = 0,06 моль/л; [B] = (0,7-0,44) = 0,26 моль/л; [С] = 0,44∙2 = 0,88 моль/л.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8447 — | 7339 — или читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

В ходе протекания реакций одни вещества превращаются в другие, меняя при этом свой состав. Таким образом, «исходные концентрации» — это концентрации веществ до начала протекания химической реакции, то есть превращения их в другие вещества. Разумеется, такое преобразование сопровождается уменьшением их количества. Соответственно, снижаются и концентрации исходных веществ, вплоть до нулевых значений – если реакция протекла до конца, необратимо, а компоненты были взяты в эквивалентных количествах.

Предположим, перед вами поставлена следующая задача. Протекала некая химическая реакция, в ходе которой исходные вещества, принятые как А и Б, превращались в продукты, например, условно В и Г. То есть реакция проходила по следующей схеме: А + Б = В + Г.При концентрациях вещества Б равным 0,05 моль/л, а вещества Г — 0,02 моль/л, установилось некое химическое равновесие. Необходимо определить, какова начальная концентрация веществ А0 и Б0, если константа равновесия Кр равна показателю 0,04?

Для решения поставленной задачи примите равновесную концентрацию вещества А за величину «x», а концентрацию вещества В за «y». А также вспомните, что константа равновесия Кр исчисляется по следующей формуле: [В][Г]/[А][Б].

В ходе решения получите следующие вычисления: 0,04 = 0,02y /0,05x. То есть путем простейших вычислений вы получите, что y = 0,1x.

Теперь еще раз внимательно посмотрите на вышеуказанное уравнение химической реакции. Из него следует, что из одного моля веществ А и Б образовывалось по одному молю веществ В и Г. Исходя их этого, начальную молярную концентрацию вещества А можно представить следующим образом:А0 = x + 0,02А0 = x + y

Вспомните, что величина «y», как вы только что определили, равна некому показателю 0,1x. Преобразуя эти уравнения в дальнейшем, вы получите: x + 0,02 = 1,1 x. Из этого следует, что x = 0,2 моль/л, и тогда начальная концентрация [A0] равна 0,2 + 0,02 = 0,22 моль/л.

А как быть с веществом Б? Его начальная концентрация Б0 находится гораздо проще. Для определения к равновесной концентрации этого вещества надо прибавить равновесную концентрацию продукта-вещества Г. То есть [Б0] = 0,05 + 0,02 = 0,07 моль/л.Ответ будет таковым: [A0] = 0,22 моль/л., [Б0] = 0,07 моль/л. Поставленная задача решена.

В системе A(г)+2В(г)С(г) равновесие концентрации равны:

[A]=0,6 моль/л, [В]=1,2 моль/л, [С]=2,16 моль/л.

Найдите константу равновесия реакции и исходные концентрации веществ А и В.

Из уравнения видны, что 1 моль вещества А образует 1 моль вещества С, значит 2,16 моля образуется на 2,16 моль А.

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.

Задачи

Рассчитать концентрацию в этот момент и начальную скорость прямой реакции.

Константа скорости гомогенной реакции

равна . Через некоторое время от начала реакции в реакционной смеси обнаружено 20 % от первоначального количества HJ, 0,2 моль/л и 0,4 моль/л . Рассчитать концентрацию в этот момент и начальную скорость прямой реакции.

Решение. Известна концентрация одного из продуктов реакции – , что позволяет вычислить изменение концентрации к моменту времени :

моль/л;

моль/л.

Тогда, пользуясь соотношением (15)

,

определяем:

(моль/л);

(моль/л);

(моль/л).

Искомая концентрация в момент времени :

моль/л;

Находим начальные концентрации реагентов.

Поскольку , то

моль/л.

О втором реагенте () известно, что в реакционной смеси обнаружено () 20 % от первоначального количества; значит, прореагировало () 80 %. Составляем пропорцию:

С₀(HI) – 100%

Δc(HI) = 0,4 моль/л – 80%

откуда

(моль/л).

Начальную скорость прямой реакции рассчитываем по закону действующих масс:

.

Результаты расчетов представим в виде таблицы 6.

Таблица 6

	2	1	1	2
, моль/л	0,5	0,4	0	0
, моль/л	0,4	0,2	0,2	0,4
, моль/л	0,1	0,2	0,2	0,4
				0,2

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.