Az alábbi adatokat gyűjtöttük össze a következő reakcióhoz egy bizonyos hőmérsékleten: X_2Y 2X + Y (Adatok a válasz mezőben képként jelennek meg). Mi az X koncentrációja 12 óra után?

Válasz:

# X = 0,15 "M" #

Magyarázat:

Ha egy koncentrációs idő grafikonot ábrázol, egy ilyen exponenciális görbét kap:

Ez egy elsőrendű reakcióra utal. A grafikonot Excel-ben ábrázoltam és becsültem a felezési időt. Ez az idő ahhoz, hogy a koncentráció a kezdeti értékének felére csökkenjen.

Ebben az esetben becsültem, hogy a koncentráció 0,1M-ről 0,05 M-ra csökken. Ehhez extrapolálni kell a gráfot.

Ez ad #t_ (1/2) = 6min #

Így láthatjuk, hogy 12 perc = 2 félélet

Egy féléletidő után a koncentráció 0,05 M

Tehát 2 félidő után # XY = 0,05 / 2 = 0,025M #

Tehát 1 liter 1-es oldatban. XY mólok felhasználtak = 0,1 - 0,025 = 0,075

Mivel 2 mól X forma 1 mól XY-ből, a nem. mólok X = 0,075 x 2 = 0,15.

Így # X = 0,15 "M" #

Válasz:

A koncentráció #X# egyenlő lesz 0,134 M.

Magyarázat:

Az Önnek adott értékek

Annak érdekében, hogy meghatározhassuk, hogy mi a koncentrációja #X# utána lesz 12 óra, először két dolgot kell meghatározni

• a reakció sorrendjét
• a sebesség állandó

A reakció sorrendjének meghatározásához három gráfot kell ábrázolnia

• # X_2Y # az idő függvényében, ami így néz ki

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

• #ln (X_2Y) # az idő függvényében, ami így néz ki

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

• # 1 / (X_2Y) # az idő függvényében, ami így néz ki

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

Most, a grafikon, amely illeszkedik a egyenes meghatározza a reakciót aránya. Amint láthatod, a harmadik grafikon illeszkedik ehhez a szóhasználathoz, ami azt jelenti, hogy a reakció lesz másodrendű.

A másodrendű reakció integrált mértékű törvénye így néz ki

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

# K # - a állandó állandó az adott reakcióhoz.

# T # - az összefonódáshoz szükséges idő # A_0 # nak nek # A #.

Annak érdekében, hogy meghatározzuk az értéket # K #, két értéket kell választanod az asztalodból.

A számítások megkönnyítése érdekében kiválasztom az első és a második értéket. Tehát a koncentráció # # X_2Y indul 0,100 M és utána 1 óra, leesik 0,0856 M. Ez azt jelenti, hogy van

# 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 óra" #

#k = ((11.6822 - 10.0) "M" ^ (- 1)) / ("1 h") = szín (zöld) ("1,68 M" ^ (- 1) "h" ^ (- 1) #

Ugyanezt az egyenletet használjuk a koncentráció meghatározásához # # X_2Y 12 óra múlva lesz.

# 1 / (X_2Y _12) = 1 / ("0,100 M") + 1,68 "M" ^ (- 1) törlés ("h" ^ (- 1)) * (12 - 0) törlés ("h") #

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

Ebből adódóan, # X_2Y _12 = 1 / ("30,16 M" ^ (- 1)) = szín (zöld) ("0.0332 M") #

Ahhoz, hogy megkapja a koncentrációt #X#, használja a kémiai egyenletben a két faj között fennálló mólarányt

# X_2Y -> szín (piros) (2) X + Y #

Tudod mit minden 1 mol nak,-nek # # X_2Y termel #COLOR (piros) (2) # mol nak,-nek #X#. Feltételezve, hogy van egy liter oldata (ez ismét csak a számítások megkönnyítésére szolgál), a mólok száma # # X_2Y amely reagál jelentése

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

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

Ez egyenértékű

#n_ (X_2Y) = "0,0668 mol" #

A mólok száma #X# az előállított mennyiség egyenlő lesz

# 0.0668cancel ("mol" X_2Y) * (szín (piros) (2) "mol" X) / (1 cancel ("mol" X_2Y)) = "0.1336 mol" # #X#

Az 1-L-es minta esetén ez egyenértékű

# X _12 = szín (zöld) ("0.134 M") #