Учебное пособие по общей и неорганической химии для самостоятельной работы студентов. Часть 1. Общая химия. Амиров Р.Р - 56 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КФУ | Казань

Составители: 

Рубрика: 

56
ональна произведению концентраций реагирующих веществ в
степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. Следо-
вательно, для уравнения реакции в приведенном примере
V = k·С
A
2
·С
B
.
Скорость химической реакции в начальный момент равна
V
1
= 0,5·6
2
·5 = 90,0 моль·с
-1
·л
-1
.
По истечении некоторого времени в реакционной смеси оста-
нется 45 % вещества В, т.е. концентрация вещества В станет
равной 5·0,45 = 2,25 моль/л. Значит, концентрация вещества В
уменьшилась на 5,0 – 2,25 = 2,75 моль/л. Так как вещества А и
В взаимодействуют между собой в соотношении 2:1, то кон-
центрация вещества А уменьшилась на 5,5 моль/л (2,75·2) и
стала равной 0,5 моль/л (6,0 - 5,5). Следовательно, V
2
=
0,5·(0,5)
2
·2,25 = 0,28 моль·с
-1
·л
-1
.
5.2.2. Период полураспада (t
1/2
) фосфора
32
P равен 14,3 дня. Через
сколько дней останется 25 % исходного количества вещества?
Решение. Для реакций первого порядка справедливо соотно-
шение
2,303·lgC
0
/C = k·t,
где C
0
– начальная концентрация, С – концентрация вещества
в момент времени t, k – константа скорости реакции. При
условии, что С = C
0
/2, соотношение приобретает вид
2.303·lg2 = k·t
1/2
, или 0,69 = k·t
1/2
.
Отсюда константа скорости определится как k = 0,69/14,3, т.е.
k = 0.04825 день
-1
. Знание величин k и С = 0,25·C
0
позволяет
вычислить искомое время распада фосфора 2,303·lgC
0
/0,25·C
0
= 0.04825·t, t = 28,7 дня.
5.2.3. Для реакции нейтрализации H
3
O
+
+ OH
-
→ 2H
2
O найдена кон-
станта скорости k = (1,3 ± 0,2)·10
11
(моль/л)
-1
·с
-1
при 25
0
С. Для
реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием
рассчитайте t
1/2
(концентрации кислоты и основания одинако-
вы и равны 10
-4
моль/л); найдите также время, за которое ре-
акция пройдет на 90 %.
Решение. Рассматриваемая реакция имеет второй порядок.
Уравнение скорости реакции второго порядка в том случае,
если концентрации исходных веществ равны между собой,
имеет вид: 1/С – 1/С
0
= k·t; время полупревращения t
1/2
=
1/(С
0
·k). Размерность k - (моль/л)
-1
·с
-1
. При заданных условиях
время полупревращения реакции нейтрализации может быть
рассчитано по уравнению t
1/2
= 1/(1,3·10
11
·10
-4
) = 7,7·10
-6
c.
Если концентрация веществ уменьшается на 9/10, то С =
0,1·С
0
; подстановка этих величин в соответствующее уравне-
         ональна произведению концентраций реагирующих веществ в
         степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. Следо-
         вательно, для уравнения реакции в приведенном примере
                                V = k·СA2·СB.
         Скорость химической реакции в начальный момент равна
                       V1 = 0,5·62·5 = 90,0 моль·с-1·л-1.
         По истечении некоторого времени в реакционной смеси оста-
         нется 45 % вещества В, т.е. концентрация вещества В станет
         равной 5·0,45 = 2,25 моль/л. Значит, концентрация вещества В
         уменьшилась на 5,0 – 2,25 = 2,75 моль/л. Так как вещества А и
         В взаимодействуют между собой в соотношении 2:1, то кон-
         центрация вещества А уменьшилась на 5,5 моль/л (2,75·2) и
         стала равной 0,5 моль/л (6,0 - 5,5). Следовательно, V2 =
         0,5·(0,5)2·2,25 = 0,28 моль·с-1·л-1.
5.2.2.   Период полураспада (t1/2) фосфора 32P равен 14,3 дня. Через
         сколько дней останется 25 % исходного количества вещества?
         Решение. Для реакций первого порядка справедливо соотно-
         шение
                              2,303·lgC0/C = k·t,
         где C0 – начальная концентрация, С – концентрация вещества
         в момент времени t, k – константа скорости реакции. При
         условии, что С = C0/2, соотношение приобретает вид
                      2.303·lg2 = k·t1/2, или 0,69 = k·t1/2.
         Отсюда константа скорости определится как k = 0,69/14,3, т.е.
         k = 0.04825 день-1. Знание величин k и С = 0,25·C0 позволяет
         вычислить искомое время распада фосфора 2,303·lgC0/0,25·C0
         = 0.04825·t, t = 28,7 дня.
5.2.3.   Для реакции нейтрализации H3O+ + OH- → 2H2O найдена кон-
         станта скорости k = (1,3 ± 0,2)·1011 (моль/л)-1·с-1 при 250С. Для
         реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием
         рассчитайте t1/2 (концентрации кислоты и основания одинако-
         вы и равны 10-4 моль/л); найдите также время, за которое ре-
         акция пройдет на 90 %.
         Решение. Рассматриваемая реакция имеет второй порядок.
         Уравнение скорости реакции второго порядка в том случае,
         если концентрации исходных веществ равны между собой,
         имеет вид: 1/С – 1/С0 = k·t; время полупревращения t1/2 =
         1/(С0·k). Размерность k - (моль/л)-1·с-1. При заданных условиях
         время полупревращения реакции нейтрализации может быть
         рассчитано по уравнению t1/2 = 1/(1,3·1011·10-4) = 7,7·10-6 c.
         Если концентрация веществ уменьшается на 9/10, то С =
         0,1·С0; подстановка этих величин в соответствующее уравне-
                                                                        56

Страницы