Номер 9, 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 9, страница 142.

Условие.

9. В реакции, протекающей по уравнению $CO + Cl_2 \longrightarrow COCl_2$, концентрацию оксида углерода(II) увеличили с 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора — с 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость синтеза фосгена?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Уравнение реакции: $CO + Cl_2 \rightarrow COCl_2$

Начальная концентрация оксида углерода(II): $C_1(\text{CO}) = 0,03$ моль/л

Конечная концентрация оксида углерода(II): $C_2(\text{CO}) = 0,12$ моль/л

Начальная концентрация хлора: $C_1(\text{Cl}_2) = 0,02$ моль/л

Конечная концентрация хлора: $C_2(\text{Cl}_2) = 0,06$ моль/л

Данные представлены в стандартных единицах измерения молярной концентрации, перевод в систему СИ не требуется.

Найти:

Во сколько раз возросла скорость реакции, то есть найти отношение $\frac{v_2}{v_1}$.

Решение:

Скорость химической реакции для данного процесса определяется законом действующих масс. Для элементарной реакции $CO + Cl_2 \rightarrow COCl_2$ кинетическое уравнение скорости имеет вид:

$v = k \cdot [\text{CO}] \cdot [\text{Cl}_2]$

где $\text{v}$ — скорость реакции, $\text{k}$ — константа скорости реакции, а $[\text{CO}]$ и $[\text{Cl}_2]$ — молярные концентрации реагентов.

Запишем выражения для начальной скорости реакции ($v_1$) и конечной скорости ($v_2$), после увеличения концентраций реагентов.

Начальная скорость реакции:

$v_1 = k \cdot C_1(\text{CO}) \cdot C_1(\text{Cl}_2)$

Конечная скорость реакции:

$v_2 = k \cdot C_2(\text{CO}) \cdot C_2(\text{Cl}_2)$

Чтобы найти, во сколько раз возросла скорость реакции, необходимо вычислить отношение конечной скорости к начальной:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{k \cdot C_2(\text{CO}) \cdot C_2(\text{Cl}_2)}{k \cdot C_1(\text{CO}) \cdot C_1(\text{Cl}_2)}$

Константа скорости $\text{k}$ в данном выражении сокращается:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{C_2(\text{CO})}{C_1(\text{CO})} \cdot \frac{C_2(\text{Cl}_2)}{C_1(\text{Cl}_2)}$

Подставим числовые значения из условия задачи:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{0,12}{0,03} \cdot \frac{0,06}{0,02}$

Рассчитаем, во сколько раз изменилась концентрация каждого из реагентов:

Изменение концентрации $\text{CO}$: $\frac{0,12}{0,03} = 4$

Изменение концентрации $Cl_2$: $\frac{0,06}{0,02} = 3$

Перемножим эти значения, чтобы найти общее изменение скорости:

$\frac{v_2}{v_1} = 4 \cdot 3 = 12$

Ответ: скорость синтеза фосгена возросла в 12 раз.