Os dados abaixo foram coletados para a seguinte reação a uma determinada temperatura: X_2Y 2X + Y (Dados encontrados como imagem na caixa de resposta). Qual é a concentração de X após 12 horas?

Os dados abaixo foram coletados para a seguinte reação a uma determinada temperatura: X_2Y 2X + Y (Dados encontrados como imagem na caixa de resposta). Qual é a concentração de X após 12 horas?
Anonim

Responda:

# X = 0,15 "M" #

Explicação:

Se você traçar um gráfico de tempo de concentração, você obtém uma curva exponencial como esta:

Isso sugere uma reação de primeira ordem. Eu plotei o gráfico no Excel e calculei a meia-vida. Este é o tempo necessário para a concentração cair pela metade do seu valor inicial.

Neste caso, calculei o tempo gasto para a concentração cair de 0,1M para 0,05M. Você precisa extrapolar o gráfico para obter isso.

Isto dá #t_ (1/2) = 6 min #

Então podemos ver que 12mins = 2 meias-vidas

Após 1 meia vida a concentração é de 0,05M

Então, depois de 2 meias vidas # XY = 0.05 / 2 = 0.025M #

Então, em 1L de solução não. moles XY usado = 0,1 - 0,025 = 0,075

Desde 2 moles de X formam de 1 mole XY o não. moles X formados = 0,075 x 2 = 0,15.

assim # X = 0,15 "M" #

Responda:

A concentração de # X # será igual a 0,134 M.

Explicação:

Os valores dados a você são

Para poder determinar qual a concentração de # X # será depois 12 horas, você precisa primeiro determinar duas coisas

  • a ordem da reação
  • a taxa constante

Para determinar a ordem da reação, você precisa plotar três gráficos

  • # X_2Y # versus tempo, que se parece com isso

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

  • #ln (X_2Y) # versus tempo, que se parece com isso

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

  • # 1 / (X_2Y) # versus tempo, que se parece com isso

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

Agora, o gráfico que se encaixa linha reta vai determinar a reação ordem de taxa. Como você pode ver, o terceiro gráfico se encaixa neste padrão, o que significa que a reação será segunda ordem.

A lei de taxa integrada para uma reação de segunda ordem se parece com isso

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

#k # - a taxa constante para a reação dada.

# t # - o tempo necessário para a concentração passar # A_0 # para #UMA#.

Para determinar o valor de #k #, você precisa escolher dois conjuntos de valores da sua tabela.

Para facilitar os cálculos, escolho o primeiro e o segundo valores. Então, a concentração de # X_2Y # começa em 0,100 M e depois 1 hora, cai para 0,0856 M. Isso significa que você tem

# 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") = cor (verde) ("1,68 M" ^ (- 1) "h" ^ (- 1) #

Use a mesma equação para determinar qual a concentração de # X_2Y # será depois de 12 horas.

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

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

Assim sendo, # X_2Y _12 = 1 / ("30,16 M" ^ (- 1)) = cor (verde) ("0,0332 M") #

Para obter a concentração de # X #, use a razão molar que existe entre as duas espécies na equação química

# X_2Y -> cor (vermelho) (2) X + Y #

Você sabe disso cada 1 mole do # X_2Y # vai produzir #color (vermelho) (2) # moles do # X #. Supondo que você tenha um litro de solução (novamente, isso é apenas para facilitar os cálculos), o número de mols de # X_2Y # que reagiu é

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

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

Isso é equivalente a

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

O número de moles de # X # produzido será igual a

# 0.0668cancel ("moles" X_2Y) * (cor (vermelho) (2) "moles" X) / (1cancel ("mole" X_2Y)) = "0.1336 moles" # # X #

Para sua amostra de 1 L, isso equivale a uma molaridade de

# X _12 = cor (verde) ("0,134 M") #