Номер C, страница 52 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. По каким признакам можно судить о скорости следующих реакций?

1. $Ca + H_2o \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2$

2. $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O$

3. $Fe(OH)_3 + HCl \rightarrow FeCl_3 + H_2O$

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

2. Определите скорость реакции, если концентрация продукта за 20 минут увеличилась на $0,8 \text{ моль/л}$.

Ответ: $6,67 \cdot 10^{-4} \text{ моль/л} \cdot \text{ с}$

1. По каким признакам можно судить о скорости следующих реакций? Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

1. Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Сначала расставим коэффициенты в уравнении реакции. Для того чтобы уравнять количество атомов водорода и кислорода, необходимо поставить коэффициент 2 перед молекулой воды:

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

Признаки, по которым можно судить о скорости данной гетерогенной реакции:

• По скорости выделения газообразного водорода ($H_2$). Скорость можно измерить, собирая выделяющийся газ и замеряя его объем за определенный промежуток времени.
• По скорости уменьшения массы твердого кальция ($Ca$).
• По изменению температуры, так как реакция экзотермическая (протекает с выделением тепла), скорость можно определить по скорости повышения температуры реакционной смеси.

Ответ: Уравнение реакции: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$. О скорости реакции можно судить по объему выделяющегося водорода за единицу времени.

2. Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Проверим баланс атомов в данном уравнении:

Слева: 1 Ca, 2 O + 2 O = 4 O, 2 H, 1 C.

Справа: 1 Ca, 1 C, 3 O + 1 O = 4 O, 2 H.

Уравнение сбалансировано, коэффициенты не требуются (все равны 1).

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Признаки, по которым можно судить о скорости реакции:

• По скорости образования белого нерастворимого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$). Это приводит к помутнению раствора (если исходный $Ca(OH)_2$ был в виде раствора, известковой воды). Скорость можно измерить по изменению оптической плотности раствора (турбидиметрия) или по массе осадка, образующегося за единицу времени.
• По скорости поглощения углекислого газа ($CO_2$).
• По изменению pH раствора, так как в ходе реакции расходуется щелочь ($Ca(OH)_2$), pH будет уменьшаться.

Ответ: Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$. О скорости реакции можно судить по скорости образования осадка ($CaCO_3$), что визуально наблюдается как помутнение раствора.

3. Fe(OH)₃ + HCl → FeCl₃ + H₂O

Расставим коэффициенты. Начнем с уравнивания атомов хлора: в продуктах их 3, значит, перед HCl ставим коэффициент 3. Затем уравняем атомы водорода и кислорода, поставив коэффициент 3 перед H₂O.

$Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$

Признаки, по которым можно судить о скорости реакции (реакция нейтрализации):

• По скорости растворения бурого осадка гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$).
• По изменению окраски. Суспензия бурого осадка превращается в прозрачный желто-коричневый раствор хлорида железа(III) ($FeCl_3$). Скорость можно измерять с помощью колориметра, фиксируя изменение интенсивности окраски.
• По изменению pH раствора, так как в ходе реакции расходуется кислота ($HCl$), pH будет расти.

Ответ: Уравнение реакции: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$. О скорости реакции можно судить по скорости растворения осадка ($Fe(OH)_3$).

2. Определите скорость реакции, если концентрация продукта за 20 минут увеличилась на 0,8 моль/л.

Дано

Изменение концентрации продукта: $\Delta C = 0,8$ моль/л

Промежуток времени: $\Delta t = 20$ минут

$\Delta t = 20 \text{ мин} = 20 \cdot 60 \text{ с} = 1200 \text{ с}$

Найти:

Скорость реакции $v$

Решение

Скорость химической реакции определяется как изменение концентрации одного из реагентов или продуктов в единицу времени. Так как в условии дано увеличение концентрации продукта, формула для расчета скорости реакции будет:

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

где $v$ - средняя скорость реакции, $\Delta C$ - изменение концентрации продукта, $\Delta t$ - промежуток времени, за который произошло это изменение.

Для проведения расчетов необходимо привести все величины к стандартным единицам измерения. В химии скорость реакции обычно измеряется в моль/(л·с), поэтому переведем время из минут в секунды, как это сделано в разделе "Дано".

Подставим числовые значения в формулу:

$v = \frac{0,8 \text{ моль/л}}{1200 \text{ с}} \approx 0,000666... \mathrm{моль/(л \cdot с)}$

Запишем ответ в стандартном виде (в виде научной нотации), округлив до трех значащих цифр, как это предложено в задаче:

$v \approx 6,67 \cdot 10^{-4} \mathrm{моль/(л \cdot с)}$

Ответ: $v \approx 6,67 \cdot 10^{-4}$ моль/(л·с).