Задание 23: Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие

Типовая формулировка звучит так: в реактор постоянного объёма поместили определённые вещества, через некоторое время установилось равновесие для заданного обратимого процесса. Даны некоторые исходные и равновесные концентрации, нужно найти недостающие величины (обычно две) и выбрать правильные варианты ответа из предложенного списка.

…

• Обратимая реакция протекает одновременно в двух направлениях: $A + B \rightleftharpoons C + D$.
• Химическое равновесие — состояние, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной: $v_{\text{пр}} = v_{\text{обр}}$.
• В состоянии равновесия концентрации всех веществ остаются постоянными во времени (но не равны друг другу).
• Закон действующих масс: для реакции $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ константа равновесия равна $K_c = \dfrac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$.
• Изменения концентраций реагентов и продуктов пропорциональны стехиометрическим коэффициентам уравнения реакции.
• Если вещество не подавалось в реактор изначально, его исходная концентрация равна нулю, а вся его равновесная концентрация образовалась в ходе реакции.
• Расход реагента и образование продукта связаны соотношением: если по уравнению $\nu_A$ молей A реагирует с образованием $\nu_C$ молей C, то $\dfrac{\Delta C_A}{\nu_A} = \dfrac{\Delta C_C}{\nu_C}$.
• Принцип Ле Шателье: если на систему в равновесии воздействовать (изменить концентрацию, давление, температуру), равновесие сместится в сторону, ослабляющую это воздействие.
• Увеличение давления смещает равновесие в сторону меньшего числа молей газа; повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции.
• Формула связи концентрации, количества вещества и объёма: $C = \dfrac{n}{V}$.

1. Внимательно прочитать уравнение реакции и выписать стехиометрические коэффициенты всех веществ.
2. Определить, какие концентрации даны как исходные, а какие — как равновесные; отметить, какие величины нужно найти.
3. Для вещества, у которого известны и исходная, и равновесная концентрация, вычислить изменение: $\Delta C = C_{\text{исх}} - C_{\text{равн}}$ (для реагента) или $\Delta C = C_{\text{равн}} - C_{\text{исх}}$ (для продукта, если исходно его не было).
4. Через стехиометрическое соотношение коэффициентов пересчитать изменение концентрации на искомое вещество.
5. Найти искомую величину, прибавив или вычтя рассчитанное изменение к известной концентрации того же вещества.
6. Сверить полученные числовые значения со списком предложенных вариантов ответа.
7. Записать номера правильных ответов в соответствующем порядке (сначала X, затем Y).