Question

Химия, 1 курс. Помогите, пожалуйста. 1. Реакция протекает по уравнению 2А+В=С+D . Увеличили СА втрое и на 20°С повысили температуру. Во сколько раз увеличится скорость реакции, если температурный коэффициент скорости 2.7? 2. При введении катализатора скорость реакции при T = 800 К возросла в 1200 раз. На какое значение изменилась энергия активации? 3. В 50 мл раствора хлорида кальция (ρ = 1.015 г/см3) содержится 1.02 г хлорида кальция. Найти массовую долю, молярную концентрацию CaCl2 и моляльность раствора. 4. Вычислить рН 0.1 М раствора НNО2, если KД1 = 5*10^-4 . 5. Определить массу серебра, содержащегося в 500 мл насыщенного раствора AgCl. Пр(AgCl) = 1.8 10^-10 при 25 °С. 6. Вычислить температуру кипения раствора, содержащего 200 г сахара C12H22O11 в 1500 г воды, если Kэб = 0.52 . 7. Каким способом можно сместить равновесие, чтобы довести гидролиз Fe(NO3)3 до полного разложения соли?

Answer 1

Ответ:

1. Увеличение температуры на 20°С повысит скорость реакции в 2,7^20 ≈ 175,59 раз. Увеличение СА втрое увеличит концентрацию А в 3 раза, следовательно, скорость реакции увеличится в 3 * 175,59 = 526,77 раз.

2. Скорость реакции пропорциональна экспоненте (-Ea/RT), где Ea - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах. Если скорость реакции возросла в 1200 раз, то соответствующее изменение температуры будет: 1200 = exp(-Ea/(R * 800)) / exp(-Ea/(R * T)), откуда T ≈ 1026 К. Тогда изменение энергии активации будет: Ea' = Ea * ln(1200) / (1/T - 1/800) ≈ 206,6 кДж/моль.

3. Масса хлорида кальция в растворе равна 1,02 г. Молярная масса CaCl2 равна 111 г/моль. Тогда мольный процент CaCl2 в растворе равен 1,02 / 111 * 100% ≈ 0,92%. Концентрация CaCl2 в растворе равна 1,02 / 50 * 1000 мл / 1 л / 111 г/моль ≈ 0,018 моль/л. Моляльность раствора равна 1,02 г / 111 г/моль / 0,05 л ≈ 1,84 моль/кг.

4. Рассчитаем концентрацию HNO2 в моль/л:

[HNO2] = 0,1 М = [H3O+] = [NO2-], так как HNO2 диссоциирует как слабая кислота. Тогда рассчитаем константу диссоциации HNO2:

KД1 = [H3O+][NO2-]/[HNO2] = [HNO2]^2 / [HNO2] = [HNO2].

Таким образом, KД1 = [HNO2] = 5 * 10^-4 М. Рассчитаем рН через концентрацию ионов водорода:

pH = -log[H3O+] = -log(KД1) = -log(5 * 10^-4) ≈ 3,3.

5. Произведение растворимости AgCl при 25 °C равно [Ag+][Cl-] = 1,8 * 10^-10. Раствор насыщенный, поэтому концентрация [Ag+] равна концентрации [Cl-]. Объем раствора равен 500 мл, то есть 0,5 л. Масса AgCl в 0,5 л раствора равна (молярная масса AgCl) * (концентрация [Ag+] в моль/л) * (объем раствора в л): 143,5 г/моль * (1,8 * 10^-10 моль/л) * 0,5 л ≈ 1,29 * 10^-8 г.

6. Рассчитаем мольную массу раствора:

M = (масса сахара / молярную массу сахара) + (масса воды / молярную массу воды) = (200 г / 342 г/моль) + (1500 г / 18 г/моль) ≈ 4,9 моль.

Тогда мольальность раствора будет:

m = мольность сахара / массу растворителя в кг = 200 г / (1500 г / 1000) кг ≈ 0,133 моль/кг.

Рассчитаем температуру кипения раствора:

ΔT = Kэб * m = 0,52 * 0,133 = 0,069 К.

Температура кипения раствора будет выше, чем температура кипения воды на 0,069 °C, то есть равна 100,069 °C.

7. Равновесие гидролиза Fe(NO3)3 можно сместить вправо, добавив кислоту

Answer 2

Давайте по очереди рассмотрим каждый вопрос:

1. Увеличение концентрации реагента A втрое и повышение температуры на 20°C влияют на скорость реакции по уравнению 2А + В = С + D. Для определения, во сколько раз увеличится скорость реакции, используем уравнение Аррениуса:

   k = A * e^(-Ea / (RT))

   где: k - скорость реакции, A - предэкспоненциальный множитель, Ea - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

   Мы знаем, что температурный коэффициент скорости (k2 / k1) = 2.7, и ΔT = 20°C = 20 K. Давайте подставим это в уравнение:

   (k2 / k1) = e^(-Ea / (R * (T1 + ΔT))) / e^(-Ea / (R * T1))

   2.7 = e^(-Ea / (R * (T1 + 20))) / e^(-Ea / (R * T1))

   Теперь мы можем решить это уравнение относительно Ea. Сначала возьмем логарифм от обеих сторон:

   ln(2.7) = -Ea / (R * (T1 + 20)) + Ea / (R * T1)

   Теперь выразим Ea:

   Ea / (R * T1) - Ea / (R * (T1 + 20)) = ln(2.7)

   Ea * (1 / (R * T1) - 1 / (R * (T1 + 20))) = ln(2.7)

   Ea = ln(2.7) / ((1 / (R * T1) - 1 / (R * (T1 + 20))))

   Теперь вычислим Ea, зная значения констант. Универсальная газовая постоянная R = 8.314 Дж/(моль·К) и температура T1 в Кельвинах.

2. При введении катализатора скорость реакции увеличилась в 1200 раз. Это означает, что катализатор снизил энергию активации. Для определения изменения энергии активации (ΔEa) используйте следующее соотношение:

   ΔEa = -R * T1 * ln(k2 / k1)

   Где: ΔEa - изменение энергии активации, R - универсальная газовая постоянная, T1 - исходная температура в Кельвинах, k1 - скорость реакции без катализатора, k2 - скорость реакции с катализатором.

   Подставьте известные значения и решите уравнение.

3. Для расчета массовой доли, молярной концентрации и моляльности раствора CaCl2, вы можете использовать следующие формулы:

   • Массовая доля (w/w) = (масса растворенного вещества / масса раствора) * 100%
   • Молярная концентрация (моль/л) = (моль вещества / объем раствора в литрах)
   • Моляльность (моль/кг) = (моль вещества / масса раствора в кг)

   Сначала найдите мольное количество CaCl2 в 1.02 г CaCl2, затем используйте объем раствора, чтобы найти молярную концентрацию, и массу раствора для расчета моляльности.

4. Для вычисления рН 0.1 М раствора HNO2 используйте уравнение диссоциации HNO2:

   HNO2 ⇌ H+ + NO2-

   Используйте константу диссоциации (Kd) для рассчета концентраций H+ и NO2-. После этого можно найти рН с помощью формулы:

   pH = -log10[H+]

5. Для определения массы серебра в насыщенном растворе AgCl используйте растворимость AgCl (Пр(AgCl)) и объем раствора. Сначала определите количество AgCl, растворившееся в 500 мл раствора, а затем используйте мольную массу AgCl, чтобы найти массу серебра.

6. Для вычисления температуры кипения раствора сахара C12H22O11 воде используйте уравнение Рауля:

   ΔTb = Keb * m

   Где: ΔTb - изменение температуры кипения, Keb - постоянная эбуллиоскопии, m - моляльность раствора.

   Найдите моляльность раствора и подставьте в уравнение, зная значение постоянной эбуллиоскопии Keb.

7. Для смещения равновесия гидролиза Fe(NO3)3 до полного разложения соли, можно добавить к среде либо избыток одного из продуктов гидролиза (например, NaOH) либо удалить один из продуктов гидролиза (например, удалить HNO3), чтобы изменить концентрации реагентов и продуктов и сдвинуть равновесие в нужном направлении.