Question

Для реакции CH4(г) + CO2(г) 2 CO(г) + 2 H2(г) рассчитайте скорость по всем участвующим в ней веществам, если известно, что объём
реакционного сосуда равен 6 л, а количество вещества метана за 40 секунд
уменьшилось на 0,9 моль.

Answer 1

Для решения данной задачи, необходимо использовать закон Гей-Люссака (также известный как закон Гей-Люссака-Лепше), который гласит, что объемы газов, участвующих в химической реакции, относятся как целые числа. Также, необходимо знать, что в реакции метана с углекислым газом образуется два моля угарного газа (СО) и два моля водорода (Н2). Дано: Объем реакционного сосуда (V) = 6 л Уменьшение количества метана (Δn) = 0,9 моль Последовательность реагирования (скошенное уравнение): CH4(г) + CO2(г) → 2 CO(г) + 2 H2(г) Чтобы вычислить скорость по всем веществам, мы рассмотрим изменение количества каждого вещества, участвующего в реакции, и разделим его на промежуток времени (тут - 40 секунд). Это позволит нам найти скорость реакции для каждого вещества. 1. Начнем с метана (CH4). Из входных данных следует, что количество метана уменьшилось на 0,9 моль за 40 секунд. Чтобы найти скорость реакции по метану, мы разделим уменьшение количества метана на промежуток времени: Скорость реакции (по метану) = Δn(CH4) / Δt = 0,9 моль / 40 сек = 0,0225 моль/сек 2. Теперь рассмотрим углекислый газ (СО2). Мы знаем, что метан превращается в два моля угарного газа в ходе реакции. Поскольку это прямое соотношение, раз поделили количество метана на 2, то и делить количество СО2 на 2. Скорость реакции (по СО2) = (Δn(CH4) / 2) / Δt = (0,9 моль / 2) / 40 сек = 0,0225 моль/сек 3. Осталось два моля газа - угарный газ (СО) и водород (Н2), образующиеся в реакции. Так как в реакции образуется два моля угарного газа и два моля водорода, мы можем применить то же соотношение, используемое для метана. Скорость реакции (по СО) = 2 * (Δn(CH4) / 2) / Δt = (2 * 0,9 моль / 2) / 40 сек = 0,045 моль/сек Скорость реакции (по Н2) = 2 * (Δn(CH4) / 2) / Δt = (2 * 0,9 моль / 2) / 40 сек = 0,045 моль/сек Таким образом, скорость реакции для каждого вещества равна: Скорость реакции (по метану) = 0,0225 моль/сек Скорость реакции (по СО2) = 0,0225 моль/сек Скорость реакции (по СО) = 0,045 моль/сек Скорость реакции (по Н2) = 0,045 моль/сек