Вопрос школьника
Химическая реакция протекает согласно уравнению: А+2В → С. Исходные концентрации А – 0,80моль/л В – 1,00моль/л Спустя 20с С(А) снизила до 0,78моль/л Какова стала С(В) ? С какой скоростью протекала реакция, если судить по убыванию концентрации:
а) вещества (А); б) вещества (В)
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон действующих масс, который гласит, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов, возведенных в соответствующие степени, указанные в уравнении реакции. Таким образом, можно записать уравнение скорости реакции:
v = k [A]^1 [B]^2
где v — скорость реакции, k — константа скорости, [A] и [B] — концентрации реагентов.
Из условия задачи известны начальные концентрации реагентов:
[A]₀ = 0,80 моль/л
[B]₀ = 1,00 моль/л
и конечная концентрация реагента А:
[A] = 0,78 моль/л
Необходимо найти конечную концентрацию реагента В и скорость реакции.
1. Находим конечную концентрацию реагента В:
Для этого воспользуемся законом сохранения масс, согласно которому количество вещества, превращающегося в продукты реакции, равно количеству продуктов реакции. Таким образом, можно записать:
n(A) + 2n(B) = n(C)
где n(A), n(B) и n(C) — количество вещества А, В и С соответственно.
Из уравнения реакции следует, что 1 моль А и 2 моля В превращаются в 1 моль С. Поэтому количество молей В, превратившихся в С, равно:
n(B) = 0,5 n(A) = 0,5 (0,80 — 0,78) = 0,01 моль
Таким образом, конечная концентрация реагента В равна:
[B] = n(B) / V = 0,01 моль / 1 л = 0,01 моль/л
2. Находим скорость реакции:
Для этого воспользуемся формулой для расчета скорости реакции, которая выражается через изменение концентрации реагентов за определенный промежуток времени:
v = Δ[A] / Δt = — k [A] [B]^2 Δt
где Δ[A] — изменение концентрации реагента А за промежуток времени Δt.
Для расчета скорости реакции необходимо знать изменение концентрации реагента А за определенный промежуток времени. Из условия задачи известно, что концентрация реагента А снизилась с 0,80 моль/л до 0,78 моль/л за 20 с. Таким образом, изменение концентрации реагента А равно:
Δ[A] = [A]₀ — [A] = 0,80 — 0,78 = 0,02 моль/л
Подставляя известные значения в формулу для скорости реакции, получаем:
v = — k [A] [B]^2 = Δ[A] / Δt = 0,02 моль/л / 20 с = 0,001 моль/(л·с)
Таким образом, скорость реакции равна 0,001 моль/(л·с).
3. Определяем скорость убывания концентрации реагентов:
Скорость убывания концентрации реагента А равна:
d[A] / dt = — v / 1 = — 0,001 моль/л·с
Скорость убывания концентрации реагента В можно найти, используя закон сохранения масс:
d[B] / dt = — 2 d[A] / dt = 0,002 моль/л·с
Таким образом, скорость убывания концентрации реагента А равна -0,001 моль/л·с, а скорость убывания концентрации реагента В равна 0,002 моль/л·с.
