Номер 7, страница 107 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

*7. За месяц до начала занятий лаборант приготовил водный раствор пероксида водорода, в 1 л которого содержалось 0,3 моль $H_2O_2$. Первого сентября учитель химии при проведении опыта обнаружил, что количество $H_2O_2$ в колбе уменьшилось вдвое. Рассчитайте скорость разложения пероксида водорода, считая, что в месяце 30 дней. Какой объём кислорода (н. у.) выделился из 5 мл раствора за это время?

Дано:

$C_{1}(H_2O_2) = 0,3 \text{ моль/л}$

$C_{2}(H_2O_2) = C_{1}(H_2O_2) / 2 = 0,15 \text{ моль/л}$

$\Delta t = 1 \text{ месяц} = 30 \text{ дней}$

$V_{\text{р-ра}} = 5 \text{ мл}$

$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

$V_{\text{р-ра}} = 5 \text{ мл} = 0,005 \text{ л}$

$\Delta t = 30 \text{ дней} = 30 \times 24 = 720 \text{ часов}$

$720 \text{ часов} = 720 \times 3600 = 2 592 000 \text{ с}$

Найти:

$v - ?$

$V(O_2) - ?$

Решение:

Рассчитайте скорость разложения пероксида водорода

Скорость химической реакции определяется как изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. Формула для расчета скорости реакции по реагенту: $v = - \frac{\Delta C}{\Delta t} = \frac{C_{1} - C_{2}}{\Delta t}$

Где:

• $C_{1}$ – начальная молярная концентрация, $C_{1} = 0,3 \text{ моль/л}$.
• $C_{2}$ – конечная молярная концентрация. По условию, количество $H_2O_2$ уменьшилось вдвое, значит, и концентрация уменьшилась вдвое: $C_{2} = 0,3 \text{ моль/л} / 2 = 0,15 \text{ моль/л}$.
• $\Delta t$ – промежуток времени, за который произошло изменение концентрации, $\Delta t = 30 \text{ дней}$.

Рассчитаем скорость разложения, выразив ее в моль/(л⋅сут): $v = \frac{0,3 \text{ моль/л} - 0,15 \text{ моль/л}}{30 \text{ сут}} = \frac{0,15 \text{ моль/л}}{30 \text{ сут}} = 0,005 \text{ моль/(л}\cdot\text{сут)}$

Также можно выразить скорость в единицах СИ (моль/(л⋅с)): $v = \frac{0,15 \text{ моль/л}}{2 592 000 \text{ с}} \approx 5,79 \cdot 10^{-8} \text{ моль/(л}\cdot\text{с)}$

Ответ: скорость разложения пероксида водорода составляет $0,005 \text{ моль/(л}\cdot\text{сут)}$.

Какой объём кислорода (н. у.) выделился из 5 мл раствора за это время?

1. Напишем уравнение реакции разложения пероксида водорода: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$

2. Найдем количество вещества ($n$) пероксида водорода, которое разложилось в 5 мл раствора за месяц. Изменение концентрации $H_2O_2$ за месяц составило: $\Delta C(H_2O_2) = C_{1} - C_{2} = 0,3 - 0,15 = 0,15 \text{ моль/л}$.

Количество разложившегося $H_2O_2$ в объеме раствора $V_{\text{р-ра}} = 5 \text{ мл} = 0,005 \text{ л}$: $n_{\text{разл.}}(H_2O_2) = \Delta C(H_2O_2) \cdot V_{\text{р-ра}} = 0,15 \text{ моль/л} \cdot 0,005 \text{ л} = 0,00075 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, из 2 моль $H_2O_2$ образуется 1 моль $O_2$. Следовательно, количество вещества кислорода в два раза меньше количества разложившегося пероксида водорода: $n(O_2) = \frac{1}{2} n_{\text{разл.}}(H_2O_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,00075 \text{ моль} = 0,000375 \text{ моль}$

4. Рассчитаем объем выделившегося кислорода при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$: $V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,000375 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,0084 \text{ л}$

Переведем объем в миллилитры: $0,0084 \text{ л} = 8,4 \text{ мл}$.

Ответ: за месяц из 5 мл раствора выделилось $8,4 \text{ мл}$ кислорода.