Номер 22, страница 32 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

4. Основы термохимии и химической кинетики. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 22, страница 32.

Условие.

22. В сосуде объёмом 3 л протекает реакция гидрирования ацетилена по уравнению $C_2H_2 + H_2 = C_2H_4$. Рассчитайте среднюю скорость этой реакции, если за 10 с её протекания масса водорода уменьшилась от 1 до 0,4 г.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Уравнение реакции: $C_2H_2 + H_2 = C_2H_4$
Объем сосуда, $V = 3 \text{ л} = 3 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$
Промежуток времени, $\Delta t = 10 \text{ с}$
Начальная масса водорода, $m_1(H_2) = 1 \text{ г} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$
Конечная масса водорода, $m_2(H_2) = 0.4 \text{ г} = 0.4 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

Среднюю скорость реакции, $v_{ср}$

Решение:

Средняя скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ в единицу времени. Согласно уравнению реакции $C_2H_2 + H_2 = C_2H_4$, все стехиометрические коэффициенты равны 1. Это означает, что средняя скорость реакции равна скорости расходования любого из реагентов или скорости образования продукта. Рассчитаем скорость реакции по изменению количества водорода.

Формула для расчета средней скорости реакции по реагенту:

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

Молярная концентрация $C$ определяется как $C = \frac{n}{V}$, где $n$ – количество вещества, а $V$ – объем. Подставив это в формулу скорости, получим:

$v_{ср} = \frac{n_1 - n_2}{V \cdot \Delta t}$

где $n_1$ и $n_2$ – начальное и конечное количество вещества водорода.

1. Рассчитаем начальное и конечное количество вещества водорода ($H_2$). Количество вещества $n$ находится по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ – масса, а $M$ – молярная масса. Молярная масса водорода $M(H_2) \approx 2 \text{ г/моль}$.

Начальное количество вещества водорода:

$n_1(H_2) = \frac{m_1(H_2)}{M(H_2)} = \frac{1 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

Конечное количество вещества водорода:

$n_2(H_2) = \frac{m_2(H_2)}{M(H_2)} = \frac{0.4 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

2. Найдем количество водорода, вступившего в реакцию (убыль вещества):

$\Delta n_{H_2} = n_1 - n_2 = 0.5 \text{ моль} - 0.2 \text{ моль} = 0.3 \text{ моль}$

3. Теперь рассчитаем среднюю скорость реакции, используя объем в литрах для получения ответа в общепринятых для химии единицах моль/(л·с).

$v_{ср} = \frac{\Delta n_{H_2}}{V \cdot \Delta t} = \frac{0.3 \text{ моль}}{3 \text{ л} \cdot 10 \text{ с}} = \frac{0.3}{30} \frac{\text{моль}}{\text{л} \cdot \text{с}} = 0.01 \frac{\text{моль}}{\text{л} \cdot \text{с}}$

Ответ: средняя скорость реакции составляет $0.01 \frac{\text{моль}}{\text{л} \cdot \text{с}}$.