Question

за какое время образец металла растворится в соляной кислоте при 70°С. если при 20°С реакция заканчивается за 27минуты а при 40°С за 3минуты?с ОБЪЯСНЕНИЕМ ПЖ

Answer 1

......................................

Answer 2

Для определения времени, за которое образец металла растворится в соляной кислоте при 70 °C, мы можем использовать закон Аррениуса. Закон Аррениуса утверждает, что скорость химической реакции зависит от температуры по следующему уравнению:

k = A * exp(-Ea / (RT))

где: k - постоянная скорости реакции A - преэкспоненциальный множитель (предэкспоненциальный множитель) Ea - энергия активации реакции R - универсальная газовая постоянная (приближенно равна 8.314 Дж/(моль * К)) T - температура в Кельвинах

Мы можем использовать данное уравнение для определения k при 20 °C и 40 °C, а затем использовать полученные значения, чтобы найти время при 70 °C.

Для начала, переведем температуры из Цельсия в Кельвины: T1 = 20 °C + 273.15 = 293.15 K T2 = 40 °C + 273.15 = 313.15 K T3 = 70 °C + 273.15 = 343.15 K

Далее, используем известные значения времени реакции и температуры для нахождения константы скорости k1 и k2:

Для T1 (20 °C): k1 = 1 / (27 мин * 60 с/мин) = 1 / 1620 с^-1

Для T2 (40 °C): k2 = 1 / (3 мин * 60 с/мин) = 1 / 180 с^-1

Теперь, используем уравнение Аррениуса для нахождения Ea:

ln(k1/k2) = (-Ea / R) * (1/T1 - 1/T2)

ln( (1 / 1620) / (1 / 180) ) = (-Ea / 8.314) * (1/293.15 - 1/313.15)

ln(180/1620) = (-Ea / 8.314) * (0.003412 - 0.003196)

ln(0.1111) = (-Ea / 8.314) * 0.000216

(-2.198) = -0.000216 * (Ea / 8.314)

Ea ≈ 2.198 * 8.314 ≈ 18.28 кДж/моль

Теперь, с использованием полученного значения Ea, найдем k3 для T3 (70 °C):

k3 = A * exp(-Ea / (RT3))

k3 = A * exp(-18.28 кДж/моль / (8.314 Дж/(моль * К) * 343.15 K))

Теперь нам необходимо определить A, для этого используем известное значение k2:

180 с^-1 = A * exp(-18.28 кДж/моль / (8.314 Дж/(моль * К) * 313.15 K))

180 с^-1 = A * exp(-0.07015)

A = 180 с^-1 / exp(-0.07015) ≈ 180 с^-1 / 0.9325 ≈ 193.16 с^-1

Теперь, у нас есть значение A, и мы можем найти k3:

k3 = 193.16 с^-1 * exp(-18.28 кДж/моль / (8.314 Дж/(моль * К) * 343.15 K))

k3 = 193.16 с^-1 * exp(-0.07089)

k3 ≈ 193.16 с^-1 * 0.9320 ≈ 180 с^-1

Теперь, у нас есть значение k3, и мы можем найти время реакции при 70 °C:

k3 = 1 / (t3)

t3 = 1 / k3 ≈ 1 / 180 с^-1 ≈ 0.00556 с ≈ 5.56 мс

Таким образом, образец металла растворится в соляной кислоте при 70 °C примерно за 5.56 миллисекунд (мс).

Важно отметить, что это простое уравнение предполагает, что реакция является первым порядком. Также необходимо учесть, что в реальности могут существовать другие факторы, которые могут повлиять на реакцию, и проведение таких экспериментов должно осуществляться с особой осторожностью и в соответствии с безопасными процедурами.