Сосуд объемом 7 литра был наполнен водородом в количестве 30 моль и хлором в количестве 35 моль. После проведения реакции ( по схеме Н2(г)+ Cl(r) <>2HCI(г) ) в течении 20 секунд, количество водорода уменьшилось до 2 молей. Определите среднюю скорость реакции (моль/литр мин)
Ответы
Перед определением средней скорости реакции нужно убедиться, что в процессе реакции произошло слишком небольшое изменение объема, чтобы его можно было не учитывать.
Из уравнения реакции видно, что на каждые 1 моль водорода, который реагирует, образуется 1 моль HCI. Таким образом, в процессе реакции было образовано 28 моль HCI.
Общее количество вещества в системе изменилось с 65 моль до 30 моль + 28 моль = 58 моль. Поскольку объем остался неизменным, можно считать, что давление также не изменилось.
Тогда, используя уравнение состояния идеального газа, можно найти начальную концентрацию веществ в системе:
P * V = n * R * T
где P - давление, V - объем, n - количество веществ, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Выразим количество веществ:
n = P * V / (R * T)
Для водорода:
n(H2) = (P * V) / (R * T) = (1 атм * 7 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 298 К) * 30 моль = 88,25 моль
Для хлора:
n(Cl2) = (1 атм * 7 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 298 К) * 35 моль = 109,33 моль
Тогда начальная концентрация водорода:
C(H2) = n(H2) / V = 88,25 моль / 7 л = 12,61 моль/л
Средняя скорость реакции можно найти по формуле:
v(ср) = Δn/Δt/V
где Δn - изменение количества вещества, Δt - время реакции, V - объем.
Изменение количества водорода равняется 30 моль – 2 моль = 28 моль. Время реакции составляет 20 секунд.
Тогда средняя скорость реакции равна:
v(ср) = 28 моль / (20 сек * 1 л) = 1,4 моль/л*сек = 84 моль/л*мин
Ответ: 84 моль/л*мин.