Дано:
- Объем реактора (V) = 2,60 дм³ = 2,60 * 10^-3 м³
- Объем раствора гидроксида калия (V_KOH) = 860 см³ = 860 * 10^-6 м³
- Давление в реакторе до добавления хлора (P_initial) = 0 кПа
- Давление в реакторе после добавления хлора (P_final) = 101,3 кПа
- Уменьшение давления через 12 минут (Δt) = 12 мин = 720 секунд
- Уменьшение давления на 68 %.
Найти:
- Уравнение реакции
- Скорость реакции
Решение:
1. Запишем уравнение реакции между гидроксидом калия (KOH) и хлором (Cl2):
2 KOH + Cl2 → 2 KCl + H2O
2. Рассчитаем изменение давления в реакторе. Давление уменьшилось на 68 % от 101,3 кПа.
ΔP = P_final * 0,68 = 101,3 кПа * 0,68 ≈ 68,84 кПа
Таким образом, давление после реакции стало:
P_after_reaction = P_final - ΔP = 101,3 кПа - 68,84 кПа ≈ 32,46 кПа
3. Теперь найдем количество вещества хлора, которое реагировало. Используем закон Бойля-Мариотта для идеального газа:
PV = nRT
где P в Па, V в м³, R = 8,314 Дж/(моль·К), T в К.
Сначала найдем количество молей до реакции:
P_final = 101,3 кПа = 101300 Па
T = 0 °C = 273,15 K
R = 8,314 Дж/(моль·К)
n_initial = P_final * V / (R * T)
n_initial = 101300 Па * 2,60 * 10^-3 м³ / (8,314 Дж/(моль·К) * 273,15 K) ≈ 11,63 моль
Теперь найдем количество молей после реакции:
P_after_reaction = 32,46 кПа = 32460 Па
n_after = P_after_reaction * V / (R * T)
n_after = 32460 Па * 2,60 * 10^-3 м³ / (8,314 Дж/(моль·К) * 273,15 K) ≈ 3,88 моль
4. Найдем количество молей хлора, который прореагировал:
n_Cl2 = n_initial - n_after ≈ 11,63 моль - 3,88 моль ≈ 7,75 моль
5. Теперь найдем скорость реакции:
Скорость реакции = Изменение количества вещества / Время
Скорость реакции = n_Cl2 / Δt
Скорость реакции = 7,75 моль / 720 с ≈ 0,0107 моль/с
Ответ:
Уравнение реакции: 2 KOH + Cl2 → 2 KCl + H2O.
Скорость реакции составляет примерно 0,0107 моль/с.