Как найти начальные концентрации зная равновесные

Зная
величины констант равновесия и используя
стехиометрические соотношения реакции
(закон сохранения массы), рассчитывают
равновесный состав продуктов по
следующей схеме.

1. Пишут
   уравнение реакции.

2.
Пишут под формулами уравнения начальные
концентрации исходных веществ (в
моль/л). Если начальные концентрации
продуктов реакции не оговариваются в
условии задачи, они обычно принимаются
равными нулю.

3.
Принимают, что в ходе реакции до состояния
равновесия прореагировало x
моль/л какого-либо вещества. Обычно за
x
принимают изменение концентрации того
реагента, стехиометрический коэффициент
при котором в уравнении реакции
наименьший, чтобы избежать дробных
коэффициентов при неизвестном x.
Например, прореагировало x
моль/л вещества А.

4.
По уравнению реакции определяют изменение
концентраций других веществ.

5.
Определяют равновесные концентрации
веществ. При протекании реакции в прямом
направлении до состояния равновесия
происходит уменьшение концентраций
исходных веществ и увеличение концентраций
продуктов реакции.

А
+ b
В 
c
С + D

начальное

состояние
А₀

В₀
С₀
0

число молей

по уравнению
1 b
c
1

изменение

концентраций
x
b
x
c
x
x

равновесное

состояние
А₀
—
x
В₀
–
bx
С₀
+ c
x
x

6.
Пишут выражение закона действующих
масс. Подставляют в него найденные
значения равновесных концентраций.

,

7.
Решают уравнение. При этом учитывают,
что отрицательный корень не имеет
физического смысла, и убыль концентрации
исходного вещества не может быть больше
величины самой концентрации (начальная
концентрация исходного вещества не
может быть меньше его остаточной
равновесной концентрации).

1. Находят
   равновесные концентрации.

А
= А₀—
x;
B
= B₀
—
b
x;

C
= С₀
+
cx;
D
=
x.

4. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье

Истинное
химическое равновесие является
динамическим и подвижным: изменение
внешних условий (температуры, давления,
концентраций реагирующих веществ) ведет
к смещению равновесия в сторону прямой
или обратной реакции.

Характер
влияния внешних факторов на равновесные
системы выражает принцип Ле Шателье.

Если
на систему, находящуюся в состоянии
равновесия, оказать внешнее воздействие,
то смещение равновесия происходит в
сторону той реакции (прямой или обратной),
которая ослабляет эффект внешнего
воздействия.

4.1. Изменение концентраций

Равновесное
состояние в системе

H₂
(г)
+ I₂
(г)


2 HI
(г)

характеризуется
(для одной и той же температуры) константой
равновесия:

.

Если,
например, в систему добавить водород,
т.е. увеличить его концентрацию, то
скорость прямой реакции увеличится (в
соответствии с законом действующих
масс):

_пр
= k_пр
[H₂]
[I₂],

_пр

_обр,

равновесие
сместится вправо. Концентрация
йодоводорода будет увеличиваться, а
концентрация водорода и йода будет
уменьшаться. Процесс будет протекать
до тех пор, пока не установится новое
равновесие. Новые равновесные концентрации
всех компонентов будут другими, но
соотношение между ними, определяемое
константой равновесия, останется
постоянным.

Если
в систему ввести дополнительное
количество йодоводорода, то скорость
обратной реакции увеличится:

_обр
=
k_обр
[HI]
²
,
_обр

_пр
,

равновесие
сместится влево.

В
соответствии с принципом Ле Шателье:

—
при увеличении концентрации какого-либо
из веществ, участвующих в равновесии,
равновесие смещается в сторону расхода
этого вещества;

—
при уменьшении концентрации какого-либо
из веществ равновесие смещается в
сторону образования этого вещества.

Удаление
из системы продуктов (или продукта)
реакции ведет к смещению равновесия
в сторону прямой реакции, а уменьшение
концентрации
исходных (или исходного) веществ,
приводит к сдвигу равновесия в направлении
обратной реакции.

Соседние файлы в папке Кинетика_лекции

• #
• #
• #
• #

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).

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:

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).

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!

Расчет равновесных концентраций веществ, константы равновесия реакции

Определение равновесных концентраций веществ

Задача 52.
Константа равновесия реакции FeO(тв.)  +  CO(г)  =  Fe(тв.) +  CO₂(г) при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO₂, если начальные концентрации этих веществ составляли: [CO] = 0,05 моль/л, [CO₂] = 0,01 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 

FeO(тв.)  +  CO(г)  =  Fe(тв.) +  CO₂(г)

К = 0,5.

Начальные концентрации [CO] = 0,05 моль/л; [CO₂] = 0,01 моль/л. По мере течения реакции концентрация исходных веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Изменение концентрации идет в строгом соответствии со стехиометрическими соотношениями, которые берутся из уравнения реакции, примем изменение концентрации [СО] до равновесия равному «х» моль/л тогда в момент равновесия его концентрация станет (0,05 — х), а у СО₂ увеличится на х, т.е. будет (0,01 + х). Коэффициенты в уравнении одинаковы n(CO) = n(CO₂). Для момента равновесия  концентрации взяты равновесны.

Запишем выражение константы равновесия для реакции, получим:

К = [CO₂]/[CO];
0,5 = (0,01 + х)/(0,05 — х);
0,01 + х = 0,5(0,05 — х);
0,01 + x = 0,025 — 0,5x;
x + 0,5x = 0,025 — 0,01;
1,5x = 0,015;
x = 0,01.

Таким образом, x = 0,01моль/л. Отсюда в момент равновесия равновесные концентрации будут равны:

[CO₂]_равн. = 0,01 + 0,01 = 0,02 моль/л;
[CO]_равн. = 0,05 — 0,01 = 0,04 моль/л.

Ответ: [CO₂]_равн. = 0,02 моль/л; [CO]_равн. = 0,04 моль/л.
 

Расчет константы равновесия

Задача 53.
Реакция идет по уравнению: А + 2В = С + D. К моменту равновесия прореагировало 20% вещества В. Чему равна константа равновесия, если исходные концентрации (моль/л)  веществ А = 3; В = 4?
Решение:
Согласно условию, прореагировало 20% вещества (В). Это составило 4 * 0,2 = 0,8 моль. Исходя из стехиометрических коэффициентов, расходование 0,8 молей идет на получение по 0,4 молей веществ (С) и (D). Столько же израсходовано вещества (А).  Если начальные концентрации веществ (А) и (В) 3 и 4 моль соответственно, то равновесная их концентрация составила: 

вещества (А) – 3 — 0,4 = 2,6 моль/л;
вещества (В) – 4 — 0,8 = 3,2 моль/л.

Выражение константы равновесия данной реакции:

К = [С][D]/[А][В]²  = [0,4][0,4]/[2,6][3,2]² = 0,16/26,624 = 6 ^. 10^-3 моль/л.

Ответ: К = 6 ^. 10^-3 моль/л.