Я недавно провел эксперимент в реакторе постоянного объема, где поместил некоторое количество метана и углекислого газа. Затем я нагрел смесь и наблюдал протекание обратимой реакции⁚
CH₄(г) CO₂(г) ⇆ 2CO(г) 2H₂(г)
В процессе нагревания, в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрация водорода и углекислого газа составили 0,2 моль/л и 0,5 моль/л соответственно. Теперь мне нужно определить исходную концентрацию СО₂ (Х) и равновесную концентрацию СО (Y). Для этого я использовал принцип Ле Шателье. Исходя из уравнения реакции, я вижу, что одна молекула метана (CH₄) реагирует с одной молекулой углекислого газа (CO₂) для образования двух молекул угарного газа (CO) и двух молекул водорода (H₂). Это означает, что в начальном состоянии, когда равновесие еще не установилось, количество молекул CO₂ должно быть равным половине количества молекул метана. Таким образом, исходная концентрация СО₂ (Х) должна быть равна 0,1 моль/л. С другой стороны, при достижении равновесного состояния, по уравнению реакции видно, что каждая молекула CO₂ образует две молекулы CO. Таким образом, равновесная концентрация CO (Y) должна быть в два раза меньше концентрации CO₂. Поскольку концентрация CO₂ составляет 0,5 моль/л, равновесная концентрация CO (Y) будет 0,25 моль/л. Итак, исходная концентрация СО₂ (Х) равна 0,1 моль/л, а равновесная концентрация СО (Y) составляет 0,25 моль/л.
Из предложенных вариантов правильными будут ответы 1) 0,1 моль/л для исходной концентрации СО₂ (Х) и 4) 0,4 моль/л для равновесной концентрации СО (Y).