Добро пожаловать в урок химии! Сегодня мы рассмотрим задачу о разложении вещества и вычислении температуры при определенной скорости реакции.
Итак, у нас есть реакция 1-го порядка, которая происходит при разложении некоторого вещества. Нам известно, что энергия активации этой реакции составляет 231 кДж/моль.
Также нам дано, что при температуре 300 К разложение этого вещества проходит со скоростью 95% в час. Нотация "95% в час" означает, что после одного часа реакции остается только 5% исходного вещества.
Для начала нам нужно вычислить скорость реакции при заданной температуре. Для этого мы можем использовать уравнение Аррениуса:
k = A*e^(-Ea/RT),
где k - скоростная константа, A - преэкспоненциальный множитель (константа), Ea - энергия активации реакции, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Мы знаем энергию активации (231 кДж/моль) и температуру (300 К), поэтому давайте подставим эти значения в уравнение Аррениуса и вычислим скоростную константу k1:
k1 = A*e^(-231000/(8.314*300)).
Теперь мы можем вычислить скорость реакции при температуре 300 К, используя уравнение реакции 1-го порядка:
v1 = k1*[A],
где v1 - скорость реакции при температуре 300 К, [A] - концентрация вещества.
Так как нам дано, что при температуре 300 К разложение проходит со скоростью 95% в час, посчитаем это значение:
v1 = k1*[A] = 0.95/[A] = 0.95*моль/ч.
Теперь, наша цель - вычислить температуру, при которой вещество разлагается со скоростью 0,1% в минуту.
Давайте аналогично рассчитаем скоростную константу k2 при новой скорости:
k2 = A*e^(-231000/(8.314*T2)),
где T2 - новая температура.
У нас есть скорость разложения (0.1% в минуту), но для удобства будем использовать единицы часов вместо минут:
v2 = 0.1*0.01/60 = 0.1/600 моль/ч.
Теперь мы можем использовать уравнение реакции 1-го порядка, чтобы выразить скорость v2 через k2 и [A]:
v2 = k2*[A] = 0.1/600.
Теперь мы имеем два уравнения, одно для скорости разложения при заданной температуре (v1) и одно для скорости разложения при неизвестной температуре (v2). Оба уравнения содержат скоростные константы k1 и k2 и концентрацию [A].
Мы можем заметить, что концентрация [A] одинакова в обоих случаях. Поэтому можно составить отношение скоростей и подставить значения скоростных констант:
Теперь давайте найдем температуру T2, при которой это соотношение выполняется:
0.1/600*0.95 = A*e^(-231000/(8.314*T2)).
Теперь мы можем решить это уравнение относительно T2. Для этого нам нужно изолировать T2, поделить обе части уравнения на A и применить логарифмирование:
Для решения данной задачи, нам необходимо использовать формулу, которая связывает потенциал электрода с активностью ионов и константой равновесия.
Формула имеет следующий вид:
φ = φ0 + (RT/nF) * ln(a)
Где:
φ - потенциал электрода
φ0 - стандартный потенциал электрода
R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль К)
T - температура в Кельвинах (300 в данной задаче)
n - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае, n = 2, так как Cd2+ превращается в Cd в процессе окисления)
F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль)
ln - натуральный логарифм
a - активность ионов Cd2+
Итак, давайте подставим данные в формулу и рассчитаем потенциал кадмиевого электрода.
Для упрощения расчетов, вычислим значение внутри скобок:
(8,314 * 300/(2 * 96485)) ≈ 0,0134
Теперь вычислим натуральный логарифм активности ионов Cd2+:
ln(0,015) ≈ -4,199
Теперь подставим значения в исходную формулу:
φ ≈ -0,403 + (0,0134) * (-4,199)
Упростим это выражение:
φ ≈ -0,403 - 0,0562
Тогда окончательный ответ будет:
φ ≈ -0,4592
Таким образом, потенциал кадмиевого электрода, опущенного в водный раствор сульфата кадмия, с активностью ионов кадмия 0,015 при температуре 300С составляет примерно -0,4592 В.
c6h12o6=2c2h5oh+2co2
n(c2h5oh)=2n(c6h12o6)=2*1.5=3моль
m(c2h5oh)=n(c2h5oh)*M(c2h5oh)=3*46=138г
138г c2h5oh это масса в теории, на практике она по условию составила 110.4г
w(c2h5oh)=mпр.(c2h5oh)*100%/mтеор.(c2h5oh)=110.4*100%/138=80%