4. Определите равновесные концентрации всех участников реакции в гомогенной системе: CO₂(газ) + H₂(газ) ⇄ CO(газ) + H₂O(газ), если исходные концентрации оксида углерода (IV) и водорода равны соответственно 0,6 моль/л и 0,3 моль/л, а в результате реакции прореагировало 50% углекислого газа. Найдите константу равновесия Kc.

Пусть степень превращения равна \(x\). По условию прореагировала половина исходного \(\mathrm{CO_2}\): \(x=0.5\cdot0.6=0.3\) моль/л.

По стехиометрии реакции расход каждого реагента и образование каждого продукта равны \(x\):

• \([\mathrm{CO_2}]_{равн}=0.6-0.3=0.3\) моль/л;
• \([\mathrm{H_2}]_{равн}=0.3-0.3=0\) моль/л;
• \([\mathrm{CO}]_{равн}=0.3\) моль/л;
• \([\mathrm{H_2O}]_{равн}=0.3\) моль/л.

Подстановка в выражение \(K_c=[\mathrm{CO}][\mathrm{H_2O}]/([\mathrm{CO_2}][\mathrm{H_2}])\) даёт нулевой знаменатель. Следовательно, при буквальном прочтении исходных данных конечная константа равновесия не определяется: полученное состояние соответствует полному исчерпанию водорода, а не равновесию с конечным \(K_c\). Вероятно, в условии есть неточность; для вычисления конечной константы нужны согласованные исходные данные, при которых оба реагента остаются в равновесии в ненулевых концентрациях.

Ответ: формально указанные равновесные концентрации — 0,3; 0; 0,3; 0,3 моль/л соответственно, но конечное значение \(K_c\) по этим данным получить нельзя.