Номер 11, страница 143 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 20. Скорость химических реакций - номер 11, страница 143.

Условие.

11. В четырёх сосудах под номерами 1, 2, 3, 4 одинакового объёма в результате некоторых реакций за один и тот же промежуток времени образовалось: сосуд № 1 — 16 г хлороводорода, № 2 — 34 г иодоводорода, № 3 — 11 г аммиака, № 4 — 18 г сероводорода. Расположите номера сосудов в порядке увеличения скоростей, протекающих в них реакций. Поясните своё решение.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Сосуд № 1: образовалось 16 г хлороводорода (HCl)

Сосуд № 2: образовалось 34 г иодоводорода (HI)

Сосуд № 3: образовалось 11 г аммиака (NH₃)

Сосуд № 4: образовалось 18 г сероводорода (H₂S)

Объёмы сосудов одинаковы: $V_1 = V_2 = V_3 = V_4 = V$

Промежутки времени одинаковы: $\Delta t_1 = \Delta t_2 = \Delta t_3 = \Delta t_4 = \Delta t$

Перевод в СИ:

$m_1(\text{HCl}) = 16 \text{ г} = 0.016 \text{ кг}$

$m_2(\text{HI}) = 34 \text{ г} = 0.034 \text{ кг}$

$m_3(\text{NH}_3) = 11 \text{ г} = 0.011 \text{ кг}$

$m_4(\text{H}_2\text{S}) = 18 \text{ г} = 0.018 \text{ кг}$

Найти:

Расположить номера сосудов в порядке увеличения скоростей протекающих в них реакций.

Решение:

Скорость химической реакции ($\text{v}$) определяется как изменение концентрации одного из веществ в единицу времени. Для продуктов реакции скорость можно выразить формулой:

$v = \frac{\Delta C}{\Delta t}$

где $\Delta C$ – изменение молярной концентрации вещества, $\Delta t$ – промежуток времени.

Молярная концентрация $\text{C}$ связана с количеством вещества $\text{n}$ и объёмом $\text{V}$ соотношением $C = n/V$. Тогда формулу скорости можно переписать так:

$v = \frac{\Delta n}{V \cdot \Delta t}$

По условию задачи, объёмы сосудов ($\text{V}$) и промежутки времени ($\Delta t$) для всех четырёх реакций одинаковы. Следовательно, скорость реакции будет прямо пропорциональна количеству вещества ($\Delta n$), образовавшегося в ходе реакции:

$v \propto \Delta n$

Чтобы сравнить скорости реакций, нам необходимо рассчитать количество вещества (в молях) каждого из продуктов, используя формулу $n = m/M$, где $\text{m}$ – масса вещества, а $\text{M}$ – его молярная масса.

1. Рассчитаем молярные массы веществ:

• Хлороводород (HCl): $M(\text{HCl}) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$

• Иодоводород (HI): $M(\text{HI}) = 1 + 127 = 128 \text{ г/моль}$

• Аммиак (NH₃): $M(\text{NH}_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$

• Сероводород (H₂S): $M(\text{H}_2\text{S}) = 2 \cdot 1 + 32 = 34 \text{ г/моль}$

2. Рассчитаем количество вещества для каждого сосуда:

• Сосуд № 1 (HCl): $n_1 = \frac{m_1}{M(\text{HCl})} = \frac{16 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 0.438 \text{ моль}$

• Сосуд № 2 (HI): $n_2 = \frac{m_2}{M(\text{HI})} = \frac{34 \text{ г}}{128 \text{ г/моль}} \approx 0.266 \text{ моль}$

• Сосуд № 3 (NH₃): $n_3 = \frac{m_3}{M(\text{NH}_3)} = \frac{11 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 0.647 \text{ моль}$

• Сосуд № 4 (H₂S): $n_4 = \frac{m_4}{M(\text{H}_2\text{S})} = \frac{18 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} \approx 0.529 \text{ моль}$

3. Сравним полученные количества веществ:

Расположим количества веществ в порядке их увеличения:

$0.266 \text{ моль} < 0.438 \text{ моль} < 0.529 \text{ моль} < 0.647 \text{ моль}$

Это соответствует следующему порядку номеров сосудов:

$n_2 < n_1 < n_4 < n_3$

Поскольку скорость реакции прямо пропорциональна количеству образовавшегося вещества, скорости реакций ($\text{v}$) будут находиться в том же соотношении:

$v_2 < v_1 < v_4 < v_3$

Таким образом, номера сосудов в порядке увеличения скоростей протекающих в них реакций следует расположить как 2, 1, 4, 3.

Ответ: 2, 1, 4, 3.