В реактор объемом 10 л поместили 8 г водорода и этилен. В результате протекания обратимой химической реакции C2H4 (г) + H2 (г) ⇄ C2H6 (г) в системе установилось химическое равновесие. Равновесные концентрации этана и этена составили 0,3 моль/л и 1,0 моль/л соответственно. Определите равновесную концентрацию водорода (Х) и исходную концентрацию этилена (Y).

Для решения этой задачи, сначала определим количество вещества водорода, которое было помещено в реактор.

Молярная масса водорода (H₂) = 2 г/моль.

Количество вещества водорода (n(H₂)) = масса / молярная масса = 8 г / 2 г/моль = 4 моль.

Начальная концентрация водорода (C₀(H₂)) = количество вещества / объем = 4 моль / 10 л = 0,4 моль/л.

Теперь рассмотрим химическую реакцию:

C₂H₄ (г) + H₂ (г) ⇄ C₂H₆ (г)

Известно, что равновесная концентрация этана (C(C₂H₆)) = 0,3 моль/л, а равновесная концентрация этена (C(C₂H₄)) = 1,0 моль/л.

Поскольку в реакции на образование одного моль этана расходуется один моль водорода и один моль этена, изменение концентрации для всех веществ будет одинаковым.

Обозначим изменение концентрации за x. Тогда:

C(C₂H₆) = x = 0,3 моль/л

Равновесная концентрация водорода (C(H₂)) = C₀(H₂) - x = 0,4 моль/л - 0,3 моль/л = 0,1 моль/л.

Следовательно, X = 0,1 моль/л.

Исходная концентрация этилена (C₀(C₂H₄)) = C(C₂H₄) + x = 1,0 моль/л + 0,3 моль/л = 1,3 моль/л.

Следовательно, Y = 1,3 моль/л.

Ответ: Равновесная концентрация водорода (X) = 0,1 моль/л, исходная концентрация этилена (Y) = 1,3 моль/л