Среднюю скорость расходования вещества находят по уменьшению его концентрации за заданный промежуток времени. Если требуется средняя скорость реакции, нужно также учесть коэффициент перед веществом в уравнении.
В практикуме 12 расчётных задач: сначала найдём скорость расходования, затем учтём коэффициент продукта и, наконец, определим конечную концентрацию реагента.
Как выбрать формулу
Во всех условиях A и B — обозначения условных веществ, а не символы элементов. Объём постоянен, концентрации выражены в моль/л, время — в секундах. Для расходования A берём положительную разность: v_A = (c_нач − c_кон)/Δt. Для образования B используем v_B = (c_кон − c_нач)/Δt.
Среднюю скорость реакции нормируют по коэффициенту вещества. Для A → 2B она равна v = Δc_B/(2Δt), а для 2A → B расход A за интервал равен 2vΔt. Это средняя скорость за указанный промежуток, не мгновенная. Формулы связаны с определением скорости реакции в материале OpenStax.
Для общего повторения теории и организации решения задач пригодится маршрут подготовки к ЕГЭ по химии.
Скорость расходования реагента
В первых четырёх задачах коэффициент перед A равен единице. Вычтите конечную концентрацию из начальной и разделите разность на время.
1. Изменение за 30 секунд
Условная реакция A → B при постоянном объёме: за 30 с концентрация A уменьшается с 0,8 до 0,2 моль/л. Найдите среднюю скорость расходования A.
Решение: v_A = (0,8 − 0,2)/30 = 0,02 моль/(л·с).
Ответ: 0,02 моль/(л·с).
2. Изменение за 20 секунд
Условная реакция A → B при постоянном объёме: за 20 с концентрация A уменьшается с 0,6 до 0,3 моль/л. Найдите среднюю скорость расходования A.
Решение: v_A = (0,6 − 0,3)/20 = 0,015 моль/(л·с).
Ответ: 0,015 моль/(л·с).
3. Изменение за 40 секунд
Условная реакция A → B при постоянном объёме: за 40 с концентрация A уменьшается с 0,9 до 0,3 моль/л. Найдите среднюю скорость расходования A.
Решение: v_A = (0,9 − 0,3)/40 = 0,015 моль/(л·с).
Ответ: 0,015 моль/(л·с).
4. Изменение за 25 секунд
Условная реакция A → B при постоянном объёме: за 25 с концентрация A уменьшается с 0,7 до 0,2 моль/л. Найдите среднюю скорость расходования A.
Решение: v_A = (0,7 − 0,2)/25 = 0,02 моль/(л·с).
Ответ: 0,02 моль/(л·с).
Скорость реакции по образованию продукта
В следующих условиях перед B стоит коэффициент 2. Поэтому скорость образования B вдвое больше нормированной скорости реакции: изменение концентрации нужно разделить и на время, и на два.
5. Прирост B на 0,4 моль/л
Условная реакция A → 2B, постоянный объём. Концентрация B возрастает на 0,4 моль/л за 20 с. Найдите среднюю скорость реакции с учётом коэффициента 2.
Решение: v = 0,4/(2 · 20) = 0,01 моль/(л·с).
Ответ: 0,01 моль/(л·с).
6. Прирост B на 0,6 моль/л
Условная реакция A → 2B, постоянный объём. Концентрация B возрастает на 0,6 моль/л за 30 с. Найдите среднюю скорость реакции с учётом коэффициента 2.
Решение: v = 0,6/(2 · 30) = 0,01 моль/(л·с).
Ответ: 0,01 моль/(л·с).
7. Прирост B на 0,8 моль/л
Условная реакция A → 2B, постоянный объём. Концентрация B возрастает на 0,8 моль/л за 25 с. Найдите среднюю скорость реакции с учётом коэффициента 2.
Решение: v = 0,8/(2 · 25) = 0,016 моль/(л·с).
Ответ: 0,016 моль/(л·с).
8. Прирост B на 0,3 моль/л
Условная реакция A → 2B, постоянный объём. Концентрация B возрастает на 0,3 моль/л за 15 с. Найдите среднюю скорость реакции с учётом коэффициента 2.
Решение: v = 0,3/(2 · 15) = 0,01 моль/(л·с).
Ответ: 0,01 моль/(л·с).
Конечная концентрация по скорости реакции
Теперь известна средняя скорость реакции, а требуется концентрация в конце интервала. Для 2A → B сначала найдите расход A по формуле 2vΔt, затем вычтите его из начальной концентрации.
9. Интервал 20 секунд
Условная реакция 2A → B, постоянный объём. Средняя скорость реакции 0,01 моль/(л·с) за 20 с. Начальная концентрация A: 0,8 моль/л. Найдите конечную.
Решение: расход A равен 2 · 0,01 · 20 = 0,4 моль/л. Конечная концентрация: 0,8 − 0,4 = 0,4 моль/л.
Ответ: 0,4 моль/л.
10. Интервал 30 секунд
Условная реакция 2A → B, постоянный объём. Средняя скорость реакции 0,01 моль/(л·с) за 30 с. Начальная концентрация A: 0,9 моль/л. Найдите конечную.
Решение: расход A равен 2 · 0,01 · 30 = 0,6 моль/л. Конечная концентрация: 0,9 − 0,6 = 0,3 моль/л.
Ответ: 0,3 моль/л.
11. Интервал 40 секунд
Условная реакция 2A → B, постоянный объём. Средняя скорость реакции 0,005 моль/(л·с) за 40 с. Начальная концентрация A: 0,7 моль/л. Найдите конечную.
Решение: расход A равен 2 · 0,005 · 40 = 0,4 моль/л. Конечная концентрация: 0,7 − 0,4 = 0,3 моль/л.
Ответ: 0,3 моль/л.
12. Интервал 10 секунд
Условная реакция 2A → B, постоянный объём. Средняя скорость реакции 0,01 моль/(л·с) за 10 с. Начальная концентрация A: 0,6 моль/л. Найдите конечную.
Решение: расход A равен 2 · 0,01 · 10 = 0,2 моль/л. Конечная концентрация: 0,6 − 0,2 = 0,4 моль/л.
Ответ: 0,4 моль/л.
Где чаще ошибаются
- Вычитают концентрации в неверном порядке. Для положительной скорости расходования из начальной концентрации вычитают конечную; для скорости образования продукта — наоборот.
- Пропускают коэффициент. В A → 2B скорость образования B делят на два, чтобы получить скорость реакции. В 2A → B расход A находят умножением скорости реакции на два и на время.
- Путают единицы результата. Скорость здесь выражена в моль/(л·с), а изменение или конечная концентрация — в моль/л.