Номер 2, страница 95, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Пероксид водорода при нагревании разлагается с выделением кислорода $2H_2O_2 = 2H_2o + O_2$. При начальной концентрации $C(H_2O_2) = 0,156$ моль/л половина вещества распалась за 2,5 часа. Рассчитайте среднюю скорость реакции разложения. Какой объем кислорода (в пересчете на н. у.) выделится из 1 л раствора $H_2O_2$ за это время?

Ответ: 5,2 $\cdot 10^4$ моль/л$\cdot$мин; 0,82 л $O_2$.

Дано:

Уравнение реакции: $2\text{H}_2\text{O}_2 = 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$

Начальная концентрация пероксида водорода, $C_1(\text{H}_2\text{O}_2) = 0,156 \text{ моль/л}$

Доля распавшегося вещества = $0,5$ (половина)

Время реакции, $\Delta t = 2,5 \text{ часа}$

Объем раствора, $V_{\text{р-ра}} = 1 \text{ л}$

Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Переведем время в минуты для расчета скорости реакции в моль/л·мин:

$\Delta t = 2,5 \text{ часа} \times 60 \text{ мин/час} = 150 \text{ мин}$

Найти:

1. Среднюю скорость реакции разложения, $\text{v}$

2. Объем кислорода при н. у., $V(\text{O}_2)$

Решение:

1. Рассчитайте среднюю скорость реакции разложения.

Средняя скорость химической реакции по реагенту определяется как изменение его концентрации за единицу времени. Формула для расчета средней скорости реакции:

$v = - \frac{\Delta C}{\Delta t} = - \frac{C_2 - C_1}{\Delta t}$

По условию, за 2,5 часа распалась половина пероксида водорода. Найдем изменение концентрации $\text{H}_2\text{O}_2$:

Изменение концентрации равно половине начальной концентрации:

$|\Delta C(\text{H}_2\text{O}_2)| = C_1(\text{H}_2\text{O}_2) \times 0,5 = 0,156 \text{ моль/л} \times 0,5 = 0,078 \text{ моль/л}$

Поскольку концентрация реагента уменьшается, $\Delta C = C_2 - C_1 = -0,078 \text{ моль/л}$.

Теперь рассчитаем среднюю скорость реакции:

$v = - \frac{-0,078 \text{ моль/л}}{150 \text{ мин}} = \frac{0,078 \text{ моль/л}}{150 \text{ мин}} = 0,00052 \mathrm{моль/(л \cdot мин)}$

В стандартном виде это значение равно $5,2 \times 10^{-4} \mathrm{моль/(л \cdot мин)}$.

Ответ: средняя скорость реакции разложения составляет $5,2 \times 10^{-4} \mathrm{моль/(л \cdot мин)}$.

2. Какой объем кислорода (в пересчете на н. у.) выделится из 1 л раствора H₂O₂ за это время?

Сначала найдем количество вещества ($\text{моль}$) пероксида водорода, которое распалось в 1 литре раствора. Оно равно изменению молярной концентрации, умноженному на объем раствора:

$n(\text{H}_2\text{O}_2)_{\text{распалось}} = |\Delta C(\text{H}_2\text{O}_2)| \times V_{\text{р-ра}} = 0,078 \text{ моль/л} \times 1 \text{ л} = 0,078 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции $2\text{H}_2\text{O}_2 = 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$, из 2 моль пероксида водорода образуется 1 моль кислорода. Значит, количество вещества кислорода будет в два раза меньше количества распавшегося пероксида водорода:

$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{H}_2\text{O}_2)_{\text{распалось}} = \frac{1}{2} \times 0,078 \text{ моль} = 0,039 \text{ моль}$

Теперь найдем объем выделившегося кислорода при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$:

$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times V_m = 0,039 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 0,8736 \text{ л}$

Округляя до двух значащих цифр, получаем $0,87 \text{ л}$.

(Примечание: ответ, указанный в задании (0,82 л), является некорректным, так как он не соответствует исходным данным и первой части ответа).

Ответ: за это время выделится $0,874 \text{ л}$ кислорода.