После разложения гидроксида водорода образуется кислород, концентрация которого стала 3,2 моль/л.Рассчитайте среднюю скорость реакции
Ответы
Ответ:
Объяснение:
Для решения этой задачи нужно знать баланс химического уравнения реакции гидроксида водорода (NaOH) с водой (H2O):
NaOH + H2O -> Na+ + OH- + H2O -> Na+ + 2OH-
Из уравнения видно, что за каждый моль NaOH образуется два моля OH-. Таким образом, если концентрация OH- равна 3,2 моль/л, то концентрация NaOH была равна 1,6 моль/л (так как один моль NaOH дает два моля OH-).
Для расчета средней скорости реакции нужно знать изменение концентрации реагента (NaOH) в единицу времени. Пусть время реакции равно t секундам, тогда изменение концентрации NaOH можно выразить следующим образом:
Δ[NaOH] = [NaOH]конечное - [NaOH]начальное = 0 - 1,6 моль/л = -1,6 моль/л
Так как в химической реакции NaOH и H2O реагируют в пропорции 1:1, то можно сказать, что за каждый моль NaOH, использованный в реакции, образуется один моль кислорода. Таким образом, количество кислорода, образовавшегося в ходе реакции, равно 1,6 моль.
Средняя скорость реакции (v) выражается формулой:
v = Δ[NaOH] / t
Значение Δ[NaOH] мы уже рассчитали, осталось найти время t. Для этого нужно знать условия проведения реакции. Предположим, что реакция проходила при комнатной температуре (около 25 градусов Цельсия) и обычном атмосферном давлении (около 1 атмосферы). По данным кинетической теории газов, при этих условиях молекулярная скорость кислорода (O2) составляет около 500 м/с.
Расстояние, которое проходит кислород за время t, можно рассчитать по формуле:
s = vt
где v - молекулярная скорость кислорода, t - время реакции.
За время t каждая молекула кислорода образует соединение с одной молекулой водорода (H2), образуя молекулу воды (H2O). Таким образом, каждый моль кислорода образует два моля воды. Следовательно, количество воды, образовавшееся в ходе реакции, равно 2 x 1,6 = 3,2 моль.
Теперь мы можем рассчитать объем образовавшейся воды, используя уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль x К)), T - температура газа в кельвинах.
Предположим, что реакция проходила при комнатной температуре и атмосферном давлении, тогда P = 1 атм, T = 298 К. Тогда объем образовавшейся воды равен:
V = nRT / P = 3,2 моль x 8,31 Дж/(моль x К) x 298 К / 101325 Па = 0,76 л
Таким образом, средняя скорость реакции можно выразить как:
v = Δ[NaOH] / t = -1,6 моль/л / t
Объем образовавшейся воды равен 0,76 л, что соответствует количеству воды, образовавшемуся из 1,6 моль NaOH. Следовательно, количество воды, образовавшееся из 1 моль NaOH, равно:
n(H2O) = 0,76 л x 1000 мл/л / 18 г/моль = 42,2 г/моль
Таким образом, задача решена, и мы получили следующие результаты:
-Концентрация NaOH перед реакцией составляла 1,6 моль/л.
-Концентрация кислорода после реакции составила 3,2 моль/л.
-Объем образовавшейся воды равен 0,76 л.
-Средняя скорость реакции равна -1,6 моль/л / t, где t - время реакции в секундах.