Номер 33, страница 33 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

4. Основы термохимии и химической кинетики. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 33, страница 33.

Условие.

33. При проведении реакции образования фосгена концентрацию угарного газа увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора увеличили от 0,02 до 0,06 моль/л. Как изменилась при этом скорость реакции?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Начальная концентрация угарного газа: $[CO]_1 = 0,03$ моль/л

Конечная концентрация угарного газа: $[CO]_2 = 0,12$ моль/л

Начальная концентрация хлора: $[Cl_2]_1 = 0,02$ моль/л

Конечная концентрация хлора: $[Cl_2]_2 = 0,06$ моль/л

Найти:

Изменение скорости реакции, то есть отношение конечной скорости к начальной: $\frac{v_2}{v_1}$

Решение:

Реакция образования фосгена из угарного газа и хлора описывается следующим химическим уравнением:

$CO + Cl_2 \rightarrow COCl_2$

Согласно закону действующих масс, скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам (для элементарных реакций). Для данной реакции кинетическое уравнение имеет вид:

$v = k \cdot [CO] \cdot [Cl_2]$

где $v$ - скорость реакции, $k$ - константа скорости реакции, а $[CO]$ и $[Cl_2]$ - молярные концентрации угарного газа и хлора соответственно.

Запишем выражения для начальной ($v_1$) и конечной ($v_2$) скоростей реакции, используя данные из условия задачи.

Начальная скорость реакции:

$v_1 = k \cdot [CO]_1 \cdot [Cl_2]_1$

Конечная скорость реакции:

$v_2 = k \cdot [CO]_2 \cdot [Cl_2]_2$

Чтобы определить, как изменилась скорость реакции, найдем отношение конечной скорости к начальной. Это покажет, во сколько раз скорость увеличилась.

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{k \cdot [CO]_2 \cdot [Cl_2]_2}{k \cdot [CO]_1 \cdot [Cl_2]_1}$

Константа скорости $k$ не изменяется (при условии постоянства температуры) и сокращается:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{[CO]_2 \cdot [Cl_2]_2}{[CO]_1 \cdot [Cl_2]_1}$

Подставим числовые значения концентраций:

$\frac{v_2}{v_1} = \frac{0,12 \cdot 0,06}{0,03 \cdot 0,02} = \frac{0,0072}{0,0006} = 12$

Альтернативный способ расчета — найти, во сколько раз изменилась концентрация каждого реагента.

Концентрация угарного газа увеличилась в: $\frac{[CO]_2}{[CO]_1} = \frac{0,12}{0,03} = 4$ раза.

Концентрация хлора увеличилась в: $\frac{[Cl_2]_2}{[Cl_2]_1} = \frac{0,06}{0,02} = 3$ раза.

Общее изменение скорости реакции будет равно произведению этих изменений, так как оба реагента входят в кинетическое уравнение в первой степени:

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

Следовательно, скорость реакции увеличилась в 12 раз.

Ответ: скорость реакции увеличилась в 12 раз.