Die folgenden Daten wurden für die folgende Reaktion bei einer bestimmten Temperatur erfasst: X_2Y 2X + Y (Daten als Bild in Antwortbox gefunden). Was ist die Konzentration von X nach 12 Stunden?

Antworten:

# X = 0,15 "M" #

Erläuterung:

Wenn Sie ein Konzentrationszeitdiagramm zeichnen, erhalten Sie eine Exponentialkurve wie folgt:

Dies deutet auf eine Reaktion erster Ordnung hin. Ich habe das Diagramm in Excel geplottet und die Halbwertzeit geschätzt. Dies ist die Zeit, in der die Konzentration um die Hälfte ihres Ausgangswertes sinkt.

In diesem Fall schätzte ich die Zeit, in der die Konzentration von 0,1 M auf 0,05 M abfällt. Sie müssen das Diagramm extrapolieren, um dies zu erhalten.

Das gibt #t_ (1/2) = 6min #

Wir können also sehen, dass 12 Minuten = 2 Halbwertszeiten

Nach 1 Halbwertszeit beträgt die Konzentration 0,05 M.

Also nach 2 Halbwertszeiten # XY = 0,05 / 2 = 0,025M #

Also in 1L Lösung Nr. Mol XY verbraucht = 0,1 - 0,025 = 0,075

Da 2 Mol X aus 1 Mol XY die Nr. Mole X gebildet = 0,075 × 2 = 0,15.

So # X = 0,15 "M" #

Antworten:

Die Konzentration von # X # wird gleich sein 0,134 M.

Erläuterung:

Die Werte, die Ihnen gegeben werden, sind

Um feststellen zu können, welche Konzentration von # X # wird nach sein 12 StundenSie müssen zuerst zwei Dinge bestimmen

• die Reihenfolge der Reaktion
• die Rate konstant

Um die Reihenfolge der Reaktion zu bestimmen, müssen Sie drei Diagramme zeichnen

• # X_2Y # gegen die Zeit, was so aussieht

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

• #ln (X_2Y) # gegen die Zeit, was so aussieht

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

• # 1 / (X_2Y) # gegen die Zeit, was so aussieht

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

Nun, die Grafik, die ein passt gerade Linie wird die Reaktion bestimmen Rate bestellen. Wie Sie sehen, passt der dritte Graph zu diesem Muster, was bedeutet, dass die Reaktion sein wird zweite Bestellung.

Das integrierte Zinsgesetz für eine Reaktion zweiter Ordnung sieht so aus

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

# k # - das Geschwindigkeitskonstante für die gegebene Reaktion.

# t # - die Zeit bis zur Konzentration # A_0 # zu #EIN#.

Um den Wert von zu bestimmen # k #müssen Sie zwei Wertesätze aus Ihrer Tabelle auswählen.

Um die Berechnungen zu vereinfachen, wähle ich die ersten und zweiten Werte aus. Also die Konzentration von # X_2Y # fängt bei an 0,100 M und danach 1 Stunde fällt zu 0,0856 M. Das bedeutet, dass Sie haben

# 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") = Farbe (grün) (1.68 M ^ (-1) h ^ (-1) #

Verwenden Sie die gleiche Gleichung, um die Konzentration von zu bestimmen # X_2Y # wird nach 12 Stunden sein.

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

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

Deshalb, # X_2Y _12 = 1 / ("30,16 M" ^ (- 1)) = Farbe (grün) ("0,0332 M") #

Um die Konzentration zu erhalten # X #Verwenden Sie das Molverhältnis, das zwischen den beiden Spezies in der chemischen Gleichung besteht

# X_2Y -> Farbe (rot) (2) X + Y #

Du weißt, dass jeden 1 Mol von # X_2Y # wird herstellen #Farbe (rot) (2) # Mole von # X #. Angenommen, Sie haben einen Liter Lösung (dies ist nur zur Erleichterung der Berechnungen), die Anzahl der Mole # X_2Y # das reagierte ist

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

# X_2Y = 0,100 - 0,0332 = "0,0668 M" #

Das ist äquivalent zu

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

Die Anzahl der Mole von # X # produziert wird gleich sein

0,0668cancel ("Mole" X_2Y) * (Farbe (rot) (2) Mole X) / (1cancel ("Mole X_2Y)) =" 0,1336 Mole "# # X #

Für Ihre 1-Liter-Probe entspricht dies einer Molarität von

# X _12 = Farbe (grün) ("0,134 M") #