Какова будет равновесная концентрация хлора (в моль/л) в момент времени, когда процент прореагировавшего фтора

Mila

16

Для решения этой задачи нам понадобятся данные начальные концентрации веществ и уравнение реакции:

\[Cl_2 + 5F_2 \rightarrow 2ClF_5\]

Мы знаем, что начальная концентрация хлора (\(С_0(Cl_2)\)) равна 1 моль/л, а начальная концентрация фтора (\(С_0(F_2)\)) равна 2 моль/л.

Давайте обозначим концентрацию хлора в момент времени \(t\) как \(С(Cl_2)\), а концентрацию фтора в момент времени \(t\) как \(С(F_2)\).

Мы хотим найти равновесную концентрацию хлора (\(С(Cl_2)_{\text{равн}}\)), при которой процент прореагировавшего фтора составляет 25%. Для этого мы можем использовать коэффициент пропорциональности между концентрациями хлора и фтора, основываясь на данном уравнении реакции.

В данном случае, чтобы найти равновесную концентрацию хлора, мы можем использовать соотношение:

\[\text{процент прореагировавшего фтора} = \frac{{С_0(F_2) - С(F_2)}}{{С_0(F_2)}} \times 100\%\]

Так как процент прореагировавшего фтора составляет 25%, значит:

\[25\% = \frac{{С_0(F_2) - С(F_2)}}{{С_0(F_2)}} \times 100\%\]

Подставляем известные значения:

\[25\% = \frac{{2 - С(F_2)}}{{2}} \times 100\%\]

Упрощаем уравнение:

\[0.25 = \frac{{2 - С(F_2)}}{{2}}\]

Переносим переменные:

\[0.25 \times 2 = 2 - С(F_2)\]

\[0.5 = 2 - С(F_2)\]

\[С(F_2) = 2 - 0.5\]

\[С(F_2) = 1.5\]

Теперь, когда мы нашли концентрацию фтора (\(С(F_2)\)) в момент времени \(t\), мы можем использовать уравнение реакции, чтобы найти концентрацию хлора (\(С(Cl_2)\)) в момент времени \(t\).

Согласно уравнению реакции, на каждые 1 моль хлора реагирует 5 молей фтора. Таким образом, изменение концентрации хлора (\(\Delta С(Cl_2)\)) будет в 2 раза меньше, чем изменение концентрации фтора (\(\Delta С(F_2)\)).

Мы можем использовать это для нахождения \(С(Cl_2)\):

\[\frac{{\Delta С(F_2)}}{{\Delta С(Cl_2)}} = \frac{5}{1}\]

Подставляем известные значения:

\[\frac{{С_0(F_2) - С(F_2)}}{{С(Cl_2) - С_0(Cl_2)}} = \frac{5}{1}\]

Решаем уравнение относительно \(С(Cl_2)\):

\[\frac{{2 - 1.5}}{{С(Cl_2) - 1}} = \frac{5}{1}\]

\[0.5 = 5(С(Cl_2) - 1)\]

\[0.5 = 5С(Cl_2) - 5\]

\[5С(Cl_2) = 0.5 + 5\]

\[5С(Cl_2) = 5.5\]

\[С(Cl_2) = \frac{5.5}{5}\]

\[С(Cl_2) = 1.1\]

Таким образом, равновесная концентрация хлора в момент времени, когда процент прореагировавшего фтора составляет 25%, будет равна 1.1 моль/л.