Решение задач на равновесие табличным методом

Куприянчик Г.Г.

Учитель химии ГУО «Гимназия № 2 г. Пинска»

Задачи на БИС (табличный метод: было – израсходовано – стало)

Умение решать расчётные задачи  - это важная составляющая  для успешной сдачи ЦТ. И каждому учащему для того, чтобы научиться быстро и качественно решать задачи, необходимо их решить немалое  количество. Со временем у учащихся появляется навык  решения задач несколькими способами, и чем более простой способ решения задачи они выберут, тем быстрее решиться задача. Учителю необходимо научить, показать различные способы решения тех или иных задач. В данной статье я предлагаю рассмотреть табличный метод решения задач  на равновесие. Такого рода  задачи я называю – задачи на БИС (было – израсходовано – стало). Данный метод не является новым, его используют уже давно многие учителя. Однако в литературе он не часто встречаем. Сам метод является очень удобным. Я полагаю, он будет полезен для молодых учителей.

Задача 1. Некоторое количество азота и водорода смешали в сосуде емкостью 3дм³ и нагрели в присутствии железного катализатора до установления химического равновесия. Определите исходные концентрации (моль/дм³) веществ в сосуде, если известно, что равновесная смесь содержала 1,0 моль азота , 2,4 моль водорода и 0,7 моль аммиака.

Решение:

1)Записываем уравнение реакции N₂+3H₂=2NH_3.

Решение очень удобно оформлять в виде таблицы (сначала вносятся известные данные, затем по ходу решения заполняется таблица): стало - это равновесные количества веществ или  концентрации веществ, израсходовано - это сколько прореагировало, было – исходные количества или концентрации.

	N2	H2	NH3
Было	1,35	3,45	---
Израсходовано	0,35	1,05	---
Стало	1,0	2,4	0,7

2)По уравнению реакции находим химическое количество прореагировавшего  азота: n(N₂)=0,35 моль (вносим в таблицу).

3)Находим прореагировавшее химическое количество водорода: n(H₂) = 0,35*3= 1,05 моль (вносим в таблицу).

4)Затем находим n_исх(N₂)=1,0+0,35=1,35 моль.

5)Находим концентрацию исходного азота: с_исх (N₂)=n/V=1,35/3=0,45моль/дм3

6)Находим с_исх(H₂)=3,45/3=1,15 моль/дм³ .

Ответ: с_исх (N₂)=0,45моль/дм3,  с_исх(H₂)=1,15 моль/дм³ .

Задача 2.В гомогенной системе установилось равновесие:

2SO₂+O₂ ↔ 2SO₃

Равновесные химические количества  (моль) SO₂, O₂ и SO₃ соответственно равны 0,1, 0,2 , 0,6.

Определите исходные химические количества SO₂ и O₂.

Решение

1)Записываем уравнение реакции 2SO₂+O₂=2SO_3.

Вносим известные значения в таблицу и заполняем по мере решения.

	SO2	O2	SO3
Было	0,7	0,5	---
Израсходовано	0,6	0,3	---
Стало	0,1	0,2	0,6

2)Если SO₃  образовалось n(SO₃)= 0,6 моль, то значит, прореагировало n(SO₂)= 0,6 моль (по уравнению реакции), а химическое количество прореагировавшего O₂ по уравнению будет в 2 раза меньше n_прор(O₂)=0,6/2=0,3моль.

3)Находим химическое количество исходного SO₂: n_исх(SO₂)=0,1+0,6=0,7(моль), n_исхO₂=0,2+0,3=0,5(моль).

Ответ: n_исх(SO₂)=0,7(моль), n_исхO₂=0,5(моль).

Задача 3.В замкнутый сосуд поместили 6 моль H₂ и 3 моль O₂. Через некоторое время установилось равновесие 2H₂(г) + O₂(г) =2H₂O (г) и образовалась вода химическим количеством 1,5 моль. Как изменилось давление в сосуде к моменту установления равновесия?

Решение

 1)Записываем уравнение 2H₂(г) + O₂(г) =2H₂O.

Вносим в таблицу значение количества воды и по мере решения заполняем эту таблицу.

	H2	O2	H2O
Было	6	3	---
Израсходовано	1,5	0,75	---
Стало	4,5	2,25	1,5

2)Находим химическое количество прореагировавшего водорода: n_прор(H₂)=n(H₂O); n_прор(H₂)=1,5 моль.

2)Находим химическое количество прореагировавшего (израсходовано) кислорода: n_прор (O₂)=1,5/2=0,75 моль

3)Находим равновесные химические количества (стало) H₂ и O₂; n_равн(H₂)=4,5 моль

n_равн(O₂)=3-0,75=2,25 моль.

4) Находим исходное количество водорода и кислорода: n_исх (смеси H₂+O₂)=9 моль

5)Находим  количество равновесной смеси: n₂ (смеси)=4,5+2,25+1,5=8,25(моль)

6)Находим изменение давление по количествам: ∆р = n_исх(смеси) / n₂ (смеси)= 9/8,25=1,091 (давление уменьшится), так как уменьшилось химическое количество.

Ответ: уменьшилось в 1,091 раза.

Задача 4.Равновесные молярные концентрации СO, O₂ и CO₂ после установления равновесия 2CO(г) + O₂(г) = 2CO₂(г) равны 0,3; 0,2 и 0,1 (моль/дм3) соответственно. Рассчитайте объемную долю кислорода в исходной газовой смеси (исходная молярная концентрация CO₂ равна нулю).

Решение

1)Записываем уравнение 2СО(г) + O₂(г) =2СO_2(Г)

2)Вносим в таблицу значение  равновесных молярных концентраций веществ.

	СО	O2	СО2
Было	0,4	0,25	---
Израсходовано	0,1	0,05	---
Стало	0,3	0,2	0,1

3)По уравнению находим молярные концентрации прореагировавших  угарного газа СО и кислорода: c_прор(CO)=c(CO₂)=0,1моль/дм³, с_прор(О₂)== =0,05 (моль/дм³).

4)Затем находим  исходные молярные концентрации угарного газа и кислорода:

с_исх(CO)= c_прор(CO) + c_равн (СО) =0,3+0,1=0,4 (моль/дм³); с_исх(О₂)= с_прор(О₂)+ с_равн(О₂)=0,2+0,05=0,25 (моль/дм³).

5) Находим  мольную долю кислорода  в  смеси, которая  будет равна объёмной доле: если предположить, что объём смеси равен 1 дм³, то n(O₂)=0,25 моль, n(CO)=0,4 моль, мольная доля  равна

ᵡ(О₂) = ᵠ = == 0,385.

Ответ: ᵡ (О₂)=0,385.

Задача 5.В гомогенной  системе установилось равновесие:

2SO_2(г)+O_2(г) ↔ 2SO_3(г)

Равновесная молярная концентрация SO₃ равна 0,3 моль/дм³.Рассчитай равновесную молярную концентрацию оксида серы(II), если известно, что к моменту установления равновесия прореагировало 60 % от начального химического количества оксида серы(II).

Решение

1)Записываем уравнение реакции2SO_2(г)+O_2(г) ↔ 2SO_3(г).

Вносим известные значения в таблицу и заполняем по мере решения.

	SO2	SO3
Было	0,5	---
Израсходовано	0,3	---
Стало	0,2	0,3

2) Находим по уравнению молярную концентрацию израсходованного оксида SO_2: c(SO₂)=c(SO₃)=0,3моль/дм³.

3)Так как  SO₂  к моменту установления равновесия прореагировало 60 % от начального химического количества, находим исходную молярную концентрацию SO_2: с_исх(SO₂)=0,3/0,6=0,5 моль/дм³.

4) Находим равновесную молярную концентрацию SO₂: с_равн(SO₂)=с_исх- с_изр=0,5-0,3=0,2 моль/дм³.

Ответ: с_равн(SO₂)=0,2 моль/дм³.