Question

Пожалуйста, помогите решить! (если можно, то с объяснениями)В закрытом сосуде протекает химическая реакция А + 2В = 2С + D. До начала реакции молярная концентрация вещества А равнялась 3 моль/дм3, а вещества С - 0 моль/дм3. Через сколько секунд концентрация веществ А и С сравняются, если скорость образования вещества С составляет 0,04 моль/дм3*c (все вещества - газы, объём сосуда постоянный)?​

Answer 1

Ответ:50

Объяснение:

Скорость образования вещества C: vC = 0,04 (моль/дм3 · с) и в два раза больше скорости убыли вещества А, соответственно скорость убыли вещества А равно: vA = 0,02 (моль/дм3 · с). Концентрация вещества А через время t определяется формулой: C(A) = C0(А) − vA · t, где C0(А) — начальная концентрация вещества А. Концентрация вещества C через время t определяется формулой: C(C) = vC · t, где vC — скорость образования вещества C. Приравниваем оба уравнения: C0(А) − vA · t = vC · t. Подставляем числа: 3 − 0,02t = 0,04t. Решаем для t, t = 50 секунд.

Answer 2

Для решения данной задачи, нам следует использовать закон действующих масс (или закон Гюйгенса-Вольмера), который гласит, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов, возведенных в степени их коэффициентов в уравнении реакции.

Для данной реакции: A + 2B = 2C + D

Скорость реакции можно выразить как: v = k[A]^a[B]^b

Где v - скорость реакции, [A] и [B] - концентрации реагентов A и B соответственно, k - константа скорости, a и b - степени реагентов.

В данной реакции коэффициент перед веществом A равен 1, коэффициент перед веществом B равен 2, а коэффициенты перед веществами C и D равны 2 и 1 соответственно.

Так как у нас реакция второго порядка относительно B (по коэффициенту 2), и в начальный момент времени у нас концентрация вещества B в 2 раза больше, чем концентрация вещества A, мы можем выразить [B] в терминах [A]: [B] = 2[A]

Теперь мы можем выразить скорость реакции только через концентрацию вещества A: v = k[A][B]^2 v = kA^2 v = 4k[A]^3

Мы знаем, что скорость образования вещества C составляет 0,04 моль/дм3c. Это означает, что при данной скорости реакции, концентрация вещества C увеличивается на 0,04 моль/дм3 за каждую секунду: 0,04 моль/дм3c = 4k[А]^3

Теперь мы можем выразить концентрацию вещества A через время t: [А]^3 = (0,04 моль/дм3*c) / (4k) * t

Изначально концентрация A равна 3 моль/дм3, а концентрация C равна 0 моль/дм3. Мы хотим найти время, через которое концентрации A и C сравняются, то есть [A] = [C]. Подставляем [C] = [A]: (3)^3 = (0,04 моль/дм3*c) / (4k) * t

Решая уравнение относительно t: t = (3)^3 * (4k) / (0,04 моль/дм3*c)

Значение константы скорости k зависит от условий реакции (температура, давление и т.д.). Без конкретных данных о k мы не можем точно определить время t. Однако мы можем использовать эту формулу для вычисления времени t, как только получим значение константы скорости k для данной реакции при заданных условиях.