Расчет скорости разложения пероксида водорода и объема кислорода
За месяц до начала занятий лаборант приготовил водный раствор пероксида водорода, в 1 л которого содержалось 0,3 моль H2O2. Первого сентября учитель химии при проведении опыта обнаружил, что количество H2O2 в колбе уменьшилось вдвое. Рассчитайте скорость разложения пероксида водорода, считая, что в месяце 30 дней. Какой объём кислорода (н. у.) выделился из 5 мл раствора за это время?
Дано
`V(р-ра) = 1 text{ л}`
`n_text{нач.}(H_2O_2) = 0.3 text{ моль}`
`n_text{кон.}(H_2O_2) = n_text{нач.}/2`
`Δt = 30 text{ сут.}`
`V_2(р-ра) = 5 text{ мл} = 5*10^(-3) text{ л}`
Найти
`υ = text{ ?}`
`V_2(O_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение разложения пероксида водорода:
`2H_2O_2 = 2H_2O + O_2`
1. Скорость разложения `H_2O_2`
Рассчитаем конечное количество пероксида водорода в 1 л:
`n_text{кон.}(H_2O_2) = 0.3/2 = 0.15 text{ моль}`
Вычислим изменение концентрации пероксида водорода за 30 дней:
`ΔC(H_2O_2) = (n_text{нач.} - n_text{кон.})/(V(р-ра)) = (0.3 - 0.15)/1 = 0.15 text{ моль/л}`
Найдём скорость разложения пероксида водорода:
`υ = (ΔC(H_2O_2))/(Δt) = (0.15)/(30) = 0.005 text{ } text{моль}/(text{л}*text{сут.})`
2. Объём кислорода, выделившегося из 5 мл раствора
Составим пропорцию для того, чтобы найти количество вещества пероксида водорода в 5 мл раствора через 30 суток:
`{:(1 text{ л } H_2O_2, — ,0.15 text{ моль } H_2O_2),(5*10^(-3) text{ л } H_2O_2, — ,n_text{разл.2}(H_2O_2)):}`
`n_text{разл.2}(H_2O_2) = (0.15*5*10^(-3))/1 = 0.75*10^(-3) text{ моль}`
Согласно уравнению реакции количество вещества кислорода в 2 раза меньше количества вещества разложившегося пероксида водорода:
`n_2(O_2) = (n_text{разл.2}(H_2O_2))/2 = (0.75*10^(-3))/2 = 0.375*10^(-3) text{ моль}`
Найдём объём кислорода:
`V_2(O_2) = n_2(O_2)*V_m = 0.375*10^(-3)*22.4 = 8.4*10^(-3) text{ л} = 8.4 text{ мл}`
Ответ
`υ = 0.005 text{ } text{моль}/(text{л}*text{сут.})`
`V_2(O_2) = 8.4 text{ мл}`