Объясни как решать и реши
Краткие ответы
\[ v_{\text{ср}}=\frac{0{,}005}{15}=3{,}3\cdot10^{-4}\ \text{моль/(л·с)}. \] Концентрация вещества \(B\) уменьшилась на \(0{,}005\ \text{моль/л}\).
Температуру нужно повысить на \(20^\circ\text{C}\), то есть до \(140^\circ\text{C}\).
а) \(v_{40}=0{,}16\ \text{моль/(л·с)}\);
б) \(v_{10}=0{,}02\ \text{моль/(л·с)}\);
в) \(v_{0}=0{,}01\ \text{моль/(л·с)}\).\[ v=kC^2(\mathrm{H_2})C(\mathrm{O_2})=0{,}012k. \] Численное значение скорости найти нельзя, так как константа скорости \(k\) не дана.
Решение и объяснение
1. Средняя скорость реакции
Для реакции
\[ \mathrm{A+B\rightarrow AB} \]
коэффициенты веществ \(A\) и \(B\) одинаковы и равны 1. Поэтому они расходуются в одинаковых количествах.
Средняя скорость реакции:
\[ v_{\text{ср}}=\frac{\Delta C}{\Delta t}. \]
Подставим данные:
\[ v_{\text{ср}}=\frac{0{,}005\ \text{моль/л}}{15\ \text{с}} =0{,}000333\ \text{моль/(л·с)} \approx 3{,}3\cdot10^{-4}\ \text{моль/(л·с)}. \]
Так как \(A\) и \(B\) реагируют в соотношении \(1:1\), концентрация \(B\) тоже уменьшилась на
\[ \boxed{0{,}005\ \text{моль/л}}. \]
2. Зависимость скорости от температуры
Температурный коэффициент равен 3: при повышении температуры на \(10^\circ\text{C}\) скорость увеличивается в 3 раза.
Нужно увеличить скорость в 9 раз:
\[ 9=3^2. \]
Значит, температуру нужно повысить два раза по \(10^\circ\text{C}\):
\[ \Delta T=2\cdot10^\circ\text{C}=20^\circ\text{C}. \]
Конечная температура:
\[ T_2=120^\circ\text{C}+20^\circ\text{C} =\boxed{140^\circ\text{C}}. \]
3. Расчёт скорости при разных температурах
Используем правило:
- повышение на \(10^\circ\text{C}\) — скорость умножается на 2;
- понижение на \(10^\circ\text{C}\) — скорость делится на 2.
При \(20^\circ\text{C}\):
\[ v_{20}=0{,}04\ \text{моль/(л·с)}. \]
а) При \(40^\circ\text{C}\) температура выше на \(20^\circ\text{C}\), то есть на два шага:
\[ v_{40}=0{,}04\cdot2^2=0{,}16\ \text{моль/(л·с)}. \]
б) При \(10^\circ\text{C}\) температура ниже на \(10^\circ\text{C}\):
\[ v_{10}=\frac{0{,}04}{2}=0{,}02\ \text{моль/(л·с)}. \]
в) При \(0^\circ\text{C}\) температура ниже на \(20^\circ\text{C}\):
\[ v_{0}=\frac{0{,}04}{2^2}=0{,}01\ \text{моль/(л·с)}. \]
4. Закон действующих масс
Для реакции
\[ 2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow2\mathrm{H_2O} \]
скорость реакции выражается формулой:
\[ v=kC^2(\mathrm{H_2})C(\mathrm{O_2}). \]
Степень концентрации водорода равна его коэффициенту \(2\), а степень концентрации кислорода — его коэффициенту \(1\).
Подставим значения:
\[ v=k\cdot(0{,}2)^2\cdot0{,}3. \]
\[ v=k\cdot0{,}04\cdot0{,}3 =\boxed{0{,}012k}. \]
Здесь \(k\) — константа скорости реакции. Без её значения получить конкретное число невозможно.
