Níže uvedená data byla shromážděna pro následující reakci při určité teplotě: X_2Y 2X + Y (Data nalezena jako obrázek v odpovědním poli). Jaká je koncentrace X po 12 hodinách?

Níže uvedená data byla shromážděna pro následující reakci při určité teplotě: X_2Y 2X + Y (Data nalezena jako obrázek v odpovědním poli). Jaká je koncentrace X po 12 hodinách?
Anonim

Odpovědět:

# X = 0,15 "M" #

Vysvětlení:

Pokud vykreslíte graf závislosti koncentrace, získáte exponenciální křivku takto:

To naznačuje reakci prvního řádu. Graf jsem vykreslil v aplikaci Excel a odhadl poločas rozpadu. To je doba, po kterou koncentrace klesne o polovinu původní hodnoty.

V tomto případě jsem odhadl dobu potřebnou ke snížení koncentrace z 0,1 M na 0,05 M. K tomu je třeba graf extrapolovat.

To dává #t_ (1/2) = 6min #

Vidíme tedy, že 12mins = 2 half-lifes

Po 1 poločasu je koncentrace 0,05 M

Takže po 2 poločasech # XY = 0,05 / 2 = 0,025 M #

Takže v 1 1 roztoku č. použité molů XY = 0,1 - 0,025 = 0,075

Protože 2 moly X tvoří 1 mol XY ne. vytvořené moly = 0,075 x 2 = 0,15.

Tak # X = 0,15 "M" #

Odpovědět:

Koncentrace #X# bude rovna 0,134 M.

Vysvětlení:

Hodnoty, které jste dostali, jsou

Aby bylo možné určit, jakou koncentraci #X# bude po 12 hodin, musíte nejprve určit dvě věci

  • pořadí reakce
  • rychlostní konstanta

Aby bylo možné určit pořadí reakce, je třeba vykreslit tři grafy

  • # X_2Y # versus čas, která vypadá takto

plot.ly/~stefan_zdre/3/col2/?share_key=vyrVdbciO8gLbNV6mmucNZ

  • #ln (X_2Y) # versus čas, která vypadá takto

plot.ly/~stefan_zdre/17/col2/?share_key=gnsvMoGLJ2NDpZF0dN2B3p

  • # 1 / (X_2Y) # versus čas, která vypadá takto

plot.ly/~stefan_zdre/7/col2/?share_key=M7By0sY6Wvq0W59uTv8Tv6

Nyní, graf, který vyhovuje přímka bude určovat reakci pořadí. Jak vidíte, třetí graf vyhovuje tomuto plášti, což znamená, že reakce bude druhá objednávka.

Integrovaný zákon o sazbách pro reakci druhého řádu vypadá takto

# 1 / (A) = 1 / (A_0) + k * t #, kde

# k # - rychlostní konstanta pro danou reakci.

# t # - doba potřebná k tomu, aby koncentrace vzešla # A_0 # na #A#.

Pro určení hodnoty # k #, musíte z tabulky vybrat dvě sady hodnot.

Pro usnadnění výpočtů si vyberu první a druhou hodnotu. Takže koncentrace # X_2Y # začíná na 0,100 M a poté 1 hodina, klesne 0,0856 M. To znamená, že máte

# 1 / (X_2Y) = 1 / (X_2Y) + k * t #

# 1 / "0.0856 M" = 1 / "0.100 M" + k * (1-0) "h" #

# "11.6822 M" ^ (- 1) = "10.0 M" ^ (- 1) + k * "1 h" #

#k = ((11.6822 - 10.0) "M" ^ (- 1)) / ("1 h") = barva (zelená) ("1.68 M" ^ (- 1) "h" ^ (- 1) #

Použijte stejnou rovnici, abyste určili, jakou koncentraci # X_2Y # bude po 12 hodinách.

# 1 / (X_2Y _12) = 1 / ("0.100 M") + 1.68 "M" ^ (- 1) zrušit ("h" ^ (- 1)) * (12 - 0) zrušit ("h") #

# 1 / (X_2Y _12) = "10,0 M" ^ (- 1) + "20,16 M" ^ (- 1) = "30,16 M" ^ (- 1) #

Proto, # X_2Y _12 = 1 / ("30.16 M" ^ (- 1)) = barva (zelená) ("0.0332 M") #

Chcete-li získat koncentraci pro #X#, použijte molární poměr, který existuje mezi těmito dvěma druhy v chemické rovnici

# X_2Y -> barva (červená) (2) X + Y #

Ty to víš každý 1 mol z # X_2Y # bude vyrábět #color (červená) (2) # krtků z #X#. Za předpokladu, že máte litr roztoku (to je jen pro snazší kalkulaci), počet krtků # X_2Y # které reagovaly je

# X_2Y _ "rct" = X_2Y _0 - X_2Y _12 #

# X_2Y = 0.100 - 0.0332 = "0.0668 M" #

To je ekvivalentní

#n_ (X_2Y) = "0.0668 molů" #

Počet molů #X# bude rovna

# 0.0668cancel ("moly" X_2Y) * (barva (červená) (2) "moly" X) / (1cancel ("mol" X_2Y)) = "0.1336 mol" # #X#

Pro 1-L vzorek je to ekvivalentní molaritě

# X _12 = barva (zelená) ("0,134 M") #