Номер 542, страница 86 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

542. В сосуде объёмом $4 \text{ дм}^3$ протекает реакция окисления угарного газа кислородом. Через 2 минуты после начала реакции химическое количество углекислого газа увеличилось на 2,40 моль. Рассчитайте среднюю скорость образования оксида углерода(IV).

Дано

Объем сосуда: $V = 4 \text{ дм³}$

Промежуток времени: $\Delta t = 2 \text{ мин}$

Изменение химического количества оксида углерода(IV): $\Delta n(CO_2) = 2,40 \text{ моль}$

$V = 4 \text{ дм³} = 4 \cdot 10^{-3} \text{ м³} = 0,004 \text{ м³}$

$\Delta t = 2 \text{ мин} = 2 \cdot 60 \text{ с} = 120 \text{ с}$

Найти:

Среднюю скорость образования оксида углерода(IV): $v(CO_2) - ?$

Решение

Реакция окисления угарного газа (оксида углерода(II)) кислородом описывается следующим уравнением:$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

Средняя скорость химической реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ (реагента или продукта) за единицу времени. Для продукта реакции, в данном случае оксида углерода(IV), скорость его образования рассчитывается по формуле:$v(CO_2) = \frac{\Delta C(CO_2)}{\Delta t}$где $\Delta C(CO_2)$ – изменение молярной концентрации углекислого газа, а $\Delta t$ – промежуток времени, за который это изменение произошло.

Изменение молярной концентрации $\Delta C(CO_2)$ можно найти, разделив изменение химического количества вещества $\Delta n(CO_2)$ на объем системы $V$:$\Delta C(CO_2) = \frac{\Delta n(CO_2)}{V}$

Подставим данные из условия задачи в эту формулу, чтобы найти изменение концентрации:$\Delta C(CO_2) = \frac{2,40 \text{ моль}}{4 \text{ дм³}} = 0,6 \text{ моль/дм³}$

Теперь, зная изменение концентрации и промежуток времени (переведенный в секунды, $\Delta t = 120 \text{ с}$), мы можем рассчитать среднюю скорость образования оксида углерода(IV):$v(CO_2) = \frac{0,6 \text{ моль/дм³}}{120 \text{ с}} = 0,005 \text{ моль/(дм³·с)}$

Также можно было объединить формулы и рассчитать одним действием:$v(CO_2) = \frac{\Delta n(CO_2)}{V \cdot \Delta t} = \frac{2,40 \text{ моль}}{4 \text{ дм³} \cdot 120 \text{ с}} = \frac{2,40}{480} \frac{\text{моль}}{\text{дм³·с}} = 0,005 \text{ моль/(дм³·с)}$

Ответ: средняя скорость образования оксида углерода(IV) равна $0,005 \text{ моль/(дм³·с)}$.