Пероксид водорода при нагревании разлагается с выделением кислорода 2Н.0, = 2H,0 + 0,. При начальной концентрации С(Н,O,) = 0,156 моль/л половина Какой объем кислорода (в пересчете на н.у.) выделится из 1 л раствора H2O, за вещества распалась за 2,5 ч. Рассчитайте среднюю скорость реакции разложения. это время? Ответ: 5,2 . 10-моль/л-мин; 0,87л O2
Ответы
Объяснение:
Для решения этой задачи, используем уравнение реакции и рассчитаем количество молей \(O_2\) выделенного из 1 л раствора \(H_2O_2\) за время 2,5 часа.
Уравнение реакции: \(2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2\)
Сначала найдем количество молей \(H_2O_2\) в 1 л раствора:
\[ n(H_2O_2) = C(H_2O_2) \times V \]
\[ n(H_2O_2) = 0.156 \, \text{моль/л} \times 1 \, \text{л} = 0.156 \, \text{моль} \]
Так как по уравнению реакции каждые 2 моли \(H_2O_2\) дают 1 моль \(O_2\), то количество молей \(O_2\) равно половине молей \(H_2O_2\) (так как каждая моль \(H_2O_2\) дает полмоля \(O_2\)):
\[ n(O_2) = \frac{1}{2} \times n(H_2O_2) = \frac{1}{2} \times 0.156 \, \text{моль} = 0.078 \, \text{моль} \]
Теперь переведем это количество молей \(O_2\) в объем при нормальных условиях (н.у.) с использованием уравнения состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(n\) - количество молей, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура.
\[ V = \frac{nRT}{P} \]
При н.у., \(T = 273 \, \text{K}\) и \(P = 1 \, \text{атм}\). Подставим значения и рассчитаем \(V\):
\[ V = \frac{0.078 \, \text{моль} \times 0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} / \text{моль} \cdot \text{K} \times 273 \, \text{K}}{1 \, \text{атм}} \]
\[ V \approx 1.95 \, \text{л} \]
Таким образом, объем \(O_2\) при н.у. составляет приблизительно \(1.95 \, \text{л}\).
Теперь рассчитаем среднюю скорость реакции:
\[ \text{Средняя скорость} = \frac{\Delta n}{\Delta t \cdot V} \]
Где \(\Delta n\) - изменение количества молей \(O_2\), \(\Delta t\) - изменение времени. За 2,5 часа \(O_2\) выделяется \(0.078 \, \text{моль}\), поэтому:
\[ \text{Средняя скорость} = \frac{0.078 \, \text{моль}}{2.5 \, \text{ч} \times 60 \, \text{мин/ч} \times 1.95 \, \text{л}} \]
\[ \text{Средняя скорость} \approx 5.2 \times 10^{-3} \, \text{моль/л/мин} \]
Таким образом, средняя скорость реакции разложения \(H_2O_2\) составляет приблизительно \(5.2 \times 10^{-3} \, \text{моль/л/мин}\).