Номер 8, страница 142 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 20. Скорость химических реакций - номер 8, страница 142.

Условие.

8. При взаимодействии уксусной кислоты с этанолом концентрация кислоты за 10 мин уменьшилась с 3,6 моль/л до 2,8 моль/л. При реакции муравьиной кислоты с пропанолом-1 за то же время концентрация пропилформиата увеличилась с 0 до 0,8 моль/л. Напишите уравнения реакций, рассчитайте и сравните их средние скорости.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Реакция 1: Взаимодействие уксусной кислоты с этанолом

Начальная концентрация уксусной кислоты, $C_1(CH_3COOH) = 3,6$ моль/л

Конечная концентрация уксусной кислоты, $C_2(CH_3COOH) = 2,8$ моль/л

Промежуток времени, $\Delta t_1 = 10$ мин

Реакция 2: Взаимодействие муравьиной кислоты с пропанолом-1

Начальная концентрация пропилформиата, $C_1(HCOOC_3H_7) = 0$ моль/л

Конечная концентрация пропилформиата, $C_2(HCOOC_3H_7) = 0,8$ моль/л

Промежуток времени, $\Delta t_2 = 10$ мин

Перевод в систему СИ:

$\Delta t_1 = \Delta t_2 = 10 \text{ мин} = 10 \cdot 60 \text{ с} = 600 \text{ с}$

Найти:

1. Уравнения реакций.

2. Средние скорости реакций $v_1$ и $v_2$.

3. Сравнить $v_1$ и $v_2$.

Решение:

Уравнения реакций

Реакция взаимодействия уксусной кислоты с этанолом является обратимой реакцией этерификации, в результате которой образуется сложный эфир этилацетат и вода:

$CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Реакция взаимодействия муравьиной кислоты с пропанолом-1 также является реакцией этерификации, в результате которой образуется сложный эфир пропилформиат и вода:

$HCOOH + C_3H_7OH \rightleftharpoons HCOOC_3H_7 + H_2O$

Расчет средних скоростей реакций

Средняя скорость химической реакции ($v_{ср}$) вычисляется по формуле:

$v_{ср} = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t} = \pm \frac{C_{конечная} - C_{начальная}}{\Delta t}$

Знак «−» используется, если скорость определяется по изменению концентрации реагента, и знак «+» — если по изменению концентрации продукта реакции.

Для первой реакции скорость рассчитываем по изменению концентрации уксусной кислоты (реагента):

$v_1 = -\frac{\Delta C(CH_3COOH)}{\Delta t} = -\frac{2,8 \text{ моль/л} - 3,6 \text{ моль/л}}{10 \text{ мин}} = -\frac{-0,8 \text{ моль/л}}{10 \text{ мин}} = 0,08 \text{ моль/(л}\cdot\text{мин)}$

Для второй реакции скорость рассчитываем по изменению концентрации пропилформиата (продукта):

$v_2 = +\frac{\Delta C(HCOOC_3H_7)}{\Delta t} = \frac{0,8 \text{ моль/л} - 0 \text{ моль/л}}{10 \text{ мин}} = \frac{0,8 \text{ моль/л}}{10 \text{ мин}} = 0,08 \text{ моль/(л}\cdot\text{мин)}$

Сравнение средних скоростей

Сравним вычисленные значения средних скоростей:

$v_1 = 0,08 \text{ моль/(л}\cdot\text{мин)}$

$v_2 = 0,08 \text{ моль/(л}\cdot\text{мин)}$

Таким образом, $v_1 = v_2$. Средние скорости данных реакций за указанный промежуток времени равны.

Ответ: Уравнения реакций: $CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$ и $HCOOH + C_3H_7OH \rightleftharpoons HCOOC_3H_7 + H_2O$. Средняя скорость первой реакции $v_1 = 0,08 \text{ моль/(л}\cdot\text{мин)}$. Средняя скорость второй реакции $v_2 = 0,08 \text{ моль/(л}\cdot\text{мин)}$. Средние скорости реакций равны ($v_1 = v_2$).