Закон действующих масс используется для описания химических реакций. В данном случае, мы имеем необратимую реакцию, что означает, что реакция происходит в одну сторону и не может обратиться.
Закон действующих масс для необратимых реакций можно сформулировать следующим образом: "Скорость необратимой химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов в степени, которая равна их коэффициентам в уравнении реакции".
- A(тв) - это концентрация реагента A (твердое вещество).
- B(ж) - это концентрация реагента B (жидкое вещество).
- AB2(ж) - это продукт реакции AB2, который также является жидкостью.
Так как у нас нету указания о коэффициентах перед реагентами и продуктом в данном уравнении, мы можем предположить, что коэффициенты равны 1. То есть, можно переписать уравнение в следующем виде:
A + 2B = AB2
Теперь мы можем записать математическое выражение закона действующих масс для данной необратимой реакции. Скорость реакции будет прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов A и B в степени, которая равна их коэффициентам в уравнении. В данном случае, у нас один реагент A и два реагента B:
v = k * [A]^1 * [B]^2
Где:
- v - это скорость реакции
- k - это постоянная пропорциональности
- [A] - это концентрация реагента A
- [B] - это концентрация реагента B
Таким образом, математическое выражение закона действующих масс для данной необратимой реакции будет выглядеть следующим образом:
v = k * [A] * [B]^2
Конечно, в реальности значения константы пропорциональности (k) и концентраций ([A] и [B]) будут зависеть от условий конкретной реакции и могут быть определены только эмпирическим путем или с использованием экспериментальных данных. Но данное выражение позволяет нам математически описать закон действующих масс для данной необратимой реакции.
Для решения этой задачи нам потребуется использовать законы Фарадея. Давайте разберемся пошагово:
1. Сначала нам нужно найти количество электричества (заряд), пропущенного через раствор Pb(NO3)2. Для этого воспользуемся формулой:
Заряд = ток * время.
2. Далее нам нужно найти моль электронов, вовлеченных в реакции на катоде.
Для реакции на катоде Pb2+ + 2e- = Pb вытекает, что 2 моля электронов соответствуют 1 молю Pb.
3. Масса Pb, отложившегося на катоде, можно найти, умножив количество Pb на молярную массу. После этого мы сможем найти количество Pb(NO3)2, которое приняло участие в реакции, используя молярные коэффициенты в уравнении реакции.
4. Так как выход по току составляет 90%, мы можем найти общее количество Pb(NO3)2 в растворе, разделив количество, участвующее в реакции, на 0.9.
5. Зная массу Pb(NO3)2 и количество электричества, мы можем найти время, в течение которого прошел электролиз, с помощью формулы:
Время = Масса / (молярная масса * количество заряда).
6. Чтобы рассчитать рН раствора в околокатодном и околоанодном пространстве до и после электролиза, нужно учесть реакции, происходящие на катоде и аноде:
На катоде происходит редукция Pb2+ + 2e- = Pb.
На аноде происходит окисление NO3- = NO2 + 2H+ + e-.
Изменение pH в околокатодном и околоанодном пространстве будет зависеть от типа реакции и наличия или отсутствия корректирующих ионов (H+ или OH-).
Когда регулирующий ион находится в реакции, pH меняется согласно соотношению между концентрацией регулирующего иона и его реакционной степенью.
Например, если при редукции Pb2+ участвуют 2H+ и дополнительный Na+, тогда рН в околокатодном пространстве будет изменяться после электролиза по формуле:
pН = pKa + log10([нереагировавших H+] / [H+]).
Однако, если концентрация регулирующего иона не изменилась, то pH останется постоянным.
n (H2)=0,75 моль
v (H2)=22,4л/моль×0.75моль=5.6 л
ответ :5.6 л .