Чтобы определить среднюю скорость реакции, мы должны знать изменение количества реагента или продукта в единицу времени. В данном случае, мы знаем, что количество метана уменьшилось с 9 молей до 3 молей за 90 секунд.
Шаг 1: Найдем изменение количества метана.
Δn(CH4) = 3 моль - 9 моль = -6 моль
Шаг 2: Определим изменение объема.
V = 0,005 м³ = 5000 литров (так как 1 м³ = 1000 литров)
Шаг 3: Определим изменение времени.
Δt = 90 секунд = 1,5 минуты
Шаг 4: Расчитаем среднюю скорость реакции.
Средняя скорость = Δn(CH4) / ΔV / Δt
= -6 моль / 5000 литров / 1,5 минуты
= -0,0008 моль/литр*мин
Ответ: Средняя скорость данной реакции составляет -0,0008 моль/литр*мин. Минус перед значением означает, что количество метана уменьшается со временем.
Добрый день! Рад представиться вам в роли школьного учителя и помочь вам разобраться в этом вопросе.
Для решения задачи, нужно использовать закон Дальтона о суммарном давлении смеси газов, закон стехиометрии реакции и пропорциональность между объемами газов и их молярными количествами.
Давайте решим задачу поэтапно:
Шаг 1: Рассчитаем молярные количества углеводородов.
Для этого применим пропорцию: объем (V) и количество вещества (n) обратно пропорциональны.
Из условия задачи, мы знаем, что при гидрировании порции бутана и циклобутана потребовался водород объемом 200 мл, то есть n(водород) = n(бутан) + n(циклобутан).
Шаг 2: Рассчитаем молярные количества продуктов реакции.
Из условия задачи, мы знаем, что при сгорании продукта реакции образовалось 2 л. углекислого газа.
По закону Дальтона о суммарном давлении смеси газов, суммарное давление получившихся газов должно быть равно давлению системы до реакции, то есть давлению водорода.
Шаг 3: Рассчитаем объемные доли компонентов в исходной смеси углеводородов.
Объемная доля каждого компонента в смеси углеводородов можно рассчитать по формуле:
доля = (объем компонента / общий объем смеси) * 100%.
Шаг 4: Подведение итогов.
Давайте применим все вышеперечисленные шаги для решения задачи.
Допустим, молекулярная масса бутана = 58 г/моль, молекулярная масса циклобутана = 56 г/моль, молекулярная масса водорода = 2 г/моль, молекулярная масса углекислого газа = 44 г/моль.
Шаг 1: Рассчитаем молярные количества углеводородов.
Объем водорода = 200 мл = 0,2 л.
n(водород) = V / Vм (где Vм - молярный объем газа при н.у.)
n(водород) = 0,2 л / 22,4 л/моль (округлим до 0,01 моль).
Поскольку использованная порция водорода должна быть равной сумме молярных количеств бутана и циклобутана, разделим на половину:
Шаг 2: Рассчитаем молярные количества продуктов реакции.
Молярное количество углекислого газа = 2 л / 22,4 л/моль (округлим до 0,09 моль).
Поскольку водород и гидрированные углеводороды являются простыми соединениями, количество вещества углекислого газа должно быть равно сумме молярных количеств бутана и циклобутана:
Общий объем смеси углеводородов = объем бутана + объем циклобутана = 1,01 л + 1,01 л = 2,02 л.
Доля бутана = (объем бутана / общий объем смеси) * 100% = (1,01 л / 2,02 л) * 100% = 50%.
Доля циклобутана = (объем циклобутана / общий объем смеси) * 100% = (1,01 л / 2,02 л) * 100% = 50%.
Шаг 4: Подведение итогов.
Таким образом, объемные доли бутана и циклобутана в исходной смеси углеводородов составляют 50% каждый.
Надеюсь, что я максимально подробно и обстоятельно ответил на ваш вопрос и помог вам понять материал. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их!
Шаг 1: Найдем изменение количества метана.
Δn(CH4) = 3 моль - 9 моль = -6 моль
Шаг 2: Определим изменение объема.
V = 0,005 м³ = 5000 литров (так как 1 м³ = 1000 литров)
Шаг 3: Определим изменение времени.
Δt = 90 секунд = 1,5 минуты
Шаг 4: Расчитаем среднюю скорость реакции.
Средняя скорость = Δn(CH4) / ΔV / Δt
= -6 моль / 5000 литров / 1,5 минуты
= -0,0008 моль/литр*мин
Ответ: Средняя скорость данной реакции составляет -0,0008 моль/литр*мин. Минус перед значением означает, что количество метана уменьшается со временем.