Номер 21, страница 32 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 4. Основы термохимии и химической кинетики - номер 21, страница 32.

Условие.

21. Рассчитайте среднюю скорость химической реакции $A + 3B \rightarrow 2C$, если начальная концентрация вещества А составляла 0,35 моль/л, а через 20 с после начала реакции составила 0,27 моль/л.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Уравнение реакции: $A + 3B \rightarrow 2C$

Начальная концентрация вещества A, $C_1(A) = 0,35 \text{ моль/л}$

Конечная концентрация вещества A, $C_2(A) = 0,27 \text{ моль/л}$

Промежуток времени, $\Delta t = 20 \text{ с}$

Перевод данных в систему СИ:

$C_1(A) = 0,35 \frac{\text{моль}}{\text{л}} = 0,35 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{м}^3} = 350 \frac{\text{моль}}{\text{м}^3}$

$C_2(A) = 0,27 \frac{\text{моль}}{\text{л}} = 0,27 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{м}^3} = 270 \frac{\text{моль}}{\text{м}^3}$

$\Delta t = 20 \text{ с}$

Найти:

Среднюю скорость реакции, $v$

Решение:

Средняя скорость химической реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ, участвующих в реакции, за единицу времени, с учетом его стехиометрического коэффициента. Для реагента (исходного вещества), концентрация которого уменьшается со временем, скорость рассчитывается по формуле:

$v = - \frac{\Delta C}{\nu \cdot \Delta t} = - \frac{C_2 - C_1}{\nu \cdot \Delta t}$

Здесь $v$ — средняя скорость реакции, $\Delta C = C_2 - C_1$ — изменение молярной концентрации вещества, $\Delta t$ — промежуток времени, за который произошло это изменение, а $\nu$ — стехиометрический коэффициент для данного вещества в уравнении реакции. Знак "минус" используется потому, что концентрация реагента убывает ($\Delta C$ отрицательно), а скорость реакции является положительной величиной.

В данной задаче мы рассчитываем скорость по изменению концентрации вещества А. Из уравнения реакции $A + 3B \rightarrow 2C$ видно, что стехиометрический коэффициент для вещества А равен 1 ($\nu_A = 1$).

Подставим известные значения в формулу. Для удобства будем использовать исходные единицы измерения концентрации (моль/л), так как ответ для скорости реакции чаще всего представляют в моль/(л·с).

Рассчитаем изменение концентрации вещества А:

$\Delta C(A) = C_2(A) - C_1(A) = 0,27 \text{ моль/л} - 0,35 \text{ моль/л} = -0,08 \text{ моль/л}$

Теперь рассчитаем среднюю скорость реакции:

$v = - \frac{\Delta C(A)}{\nu_A \cdot \Delta t} = - \frac{-0,08 \text{ моль/л}}{1 \cdot 20 \text{ с}} = \frac{0,08 \text{ моль/л}}{20 \text{ с}}$

$v = 0,004 \text{ моль/(л·с)}$

Ответ: средняя скорость реакции составляет $0,004 \text{ моль/(л·с)}$.