Скорость реакции равна изменению концентрации веществ в единицу времени: v = (c2-c1)/t. Если скорость рассчитывается по исходным веществам, то перед формулой - знак "-" (т. к. концентрация исходных веществ в результате реакции уменьшается) , если по продуктам реакции, концентрация которых в ходе реакции возрастает, то без знака "-". (т. е. скорость не может быть отрицательной) По этой формуле решаем первые 2 задачи:
1) v = - (0,004 моль - 0,6 моль) : 20 с = 0,03 моль/л*с
2) v = - (0,2 моль - 1,2 моль) : 10 с = 0,1 моль/л*с
Для следующих 2 реакций понадобится уравнение Вант-Гоффа. По закону Вант-Гоффа, при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
v2/v1 = гамма^(t2-t1)/10 (на клавиатуре нет клавиш с греческой буквой "гамма", напишете ее сами)
3)v2/v1 = 2^(50-20)/10 = 2^3 = 8 (скорость увеличится в 8 раз)
4) v2/v1 = 3^(40-0)/10 = 3^4 = 81 (скорость реакции увеличится в 81 раз)
5) кинетическое уравнение для реакции типа aA + bB = cC + dD (маленькими буквами обозначены коэффициенты) имеет вид: υ = k*c^a(A)*c^b(B)
Для реакции СаО + СО2 = СаСО3 кинетическое уравнение имело бы вид: v = k*c(CaO)*c(CO2), где k - коэффициент скорости реакции
Но данная реакция - гетерогенная: СаО - твердое вещество, а СО2 - газ. Для твердых веществ имеет значение площадь поверхности, поэтому кинетическое уравнение будет записываться так:
υ = k*c(Cа) *Sпов (Са) *с (СО2)
k*c(Cа) *Sпов (Са) = const = K (концентрация и площадь поверхности твердого вещества практически не изменяются, поэтому они являются составными частями нового коэффициента скорости К)
υ = K*c(СO2), где К - коэффициет скорости гетерогенной реакции
При взаимодействии кальция с водой образуется гидроксид кальция и выделяется водород:
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2.
При пропускании углекислого газа через раствор гидроксида калия образуется гидрокарбонат кальция:
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2.
Карбонат кальция образуется при взаимодействии гидрокарбоната с гидроксидом кальция:
Ca(HСО3)2 + Cа(OН)2 = 2CaCO3 + 2H2O.
В результате термического разложения карбоната кальция образуется оксид:
CaCO3 = CaO + CO2.
При алюмотермическом восстановлении оксида получится металлический кальций:
4CaO + 2Al = 3Ca + CaAl2O4.
Задача 2. Для растворения смеси оксида и карбоната магния потребовалось 400 мл 2 моль/л раствора соляной кислоты. В результате взаимодействия выделилось 6,72 л газа. Определите массы веществ в смеси.
Дано:
V (р-ра HCl) = 400 мл
CM = 2 моль/л
V (газа) = 6,72 л
М (MgO) = 40 г/моль
М (MgСO3) = 84 г/мольПри взаимодействии кальция с водой образуется гидроксид кальция и выделяется водород:
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2.
При пропускании углекислого газа через раствор гидроксида калия образуется гидрокарбонат кальция:
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2.
Карбонат кальция образуется при взаимодействии гидрокарбоната с гидроксидом кальция:
Ca(HСО3)2 + Cа(OН)2 = 2CaCO3 + 2H2O.
В результате термического разложения карбоната кальция образуется оксид:
CaCO3 = CaO + CO2.
При алюмотермическом восстановлении оксида получится металлический кальций:
4CaO + 2Al = 3Ca + CaAl2O4.
Задача 2. Для растворения смеси оксида и карбоната магния потребовалось 400 мл 2 моль/л раствора соляной кислоты. В результате взаимодействия выделилось 6,72 л газа. Определите массы веществ в смеси.
Дано:
V (р-ра HCl) = 400 мл
CM = 2 моль/л
V (газа) = 6,72 л
М (MgO) = 40 г/моль
М (MgСO3) = 84 г/моль
Запишем уравнения реакций взаимодействия компонентов смеси с соляной кислотой:
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O, (1)
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 + H2O. (2)
Газ выделяется только в реакции (2), при взаимодействии карбоната магния и кислоты. Вычислим количество образовавшегося газа и определим количество карбоната магния:
(моль),
по уравнению реакции (2) 1 моль газа образуется из 1 моль карбоната магния, следовательно, 0,3 моль газа образуется из 0,3 моль карбоната магния. Масса карбоната магния равна:
m (MgCO3) = n · M = 0,3 · 84 = 25,2 (г).
Определить количество оксида магния в смеси можно, зная количество соляной кислоты, пошедшей на реакцию (1). Вычислим общее количество соляной кислоты. По определению молярной концентрации:
, тогда:
n (HCl) = CM · V(р-ра) = 2 · 0,4 = 0,8 (моль).
По уравнению реакции (2) 1 моль карбоната магния соответствует 2 моль соляной кислоты, в смеси имеется 0,3 моль карбоната, следовательно, на его растворение израсходовано 0,6 моль кислоты. Оставшаяся кислота реагирует с оксидом магния. Вычислим количество кислоты, пошедшей на реакцию (1):
n1 (HCl) = n (HCl) – n2 (HCl) = 0,8 – 0,6 = 0,2 (моль),
то есть во взаимодействие с оксидом вступает 0,2 моль кислоты. По уравнению реакции (1) 1 моль оксида магния соответствует 2 моль кислоты, следовательно, 0,2 моль кислоты реагирует с 0,1 моль оксида. Масса оксида равна:
m (MgO) = n · M = 0,1 · 40 = 4 (г).
ответ: m (MgО) = 4 г; m (MgCO3) = 25,2 г.
Объяснение:
