Атмосферное загрязнения постепенно уничтожают защитный озоновый слой Земли. Озоновому слою угрожают поступающие в атмосферу фторированные и хлорированные углеводороды- фреоны.Они химические стабильны в нижних слоях атмосферы, но в стратосфере под действие ультрафиолетового излучения Солнца разрушается, выделяя атомарный хлор, после чего начинают протекать реакции с озоном. Рассчитайте скорость такой реакции с образованием кислорода и монооксида хлора, если через 15 сек после начала реакции молярная концентрация озона была 0,3 моль/л, а через 35 сек (от начала реакции) стала равна 0,15 моль/л
O3 + Cl → O2 + ClO
Мы можем использовать скорость изменения концентрации озона (d[O3]/dt) для расчета скорости реакции с образованием кислорода и монооксида хлора.
Сначала нам нужно найти изменение концентрации озона (Δ[O3]) за указанное время (35 секунд - 15 секунд = 20 секунд):
Δ[O3] = [O3]конечное - [O3]начальное
= 0.15 моль/л - 0.3 моль/л
= -0.15 моль/л
Здесь отрицательный знак означает, что концентрация озона уменьшилась.
Теперь мы можем использовать закон реакционной скорости для реакции первого порядка:
v = k[O3]
где v - скорость реакции, k - постоянная скорости реакции, [O3] - концентрация озона.
Так как у нас есть изменение концентрации озона и время изменения, мы можем использовать следующее соотношение:
Δ[O3] = -k[O3]t
где Δ[O3] - изменение концентрации озона, t - время изменения.
Мы можем решить это уравнение для k:
k = -Δ[O3]/([O3]t)
= -(-0.15 моль/л)/(0.3 моль/л * 20 сек)
= 0.15 моль/л / (0.3 моль/л * 20 сек)
= 0.15 моль/л / (6 моль * сек/л)
= 0.025 сек⁻¹
Теперь, когда у нас есть значение k, мы можем использовать его для расчета скорости реакции, когда концентрация озона составляет 0.3 моль/л:
v = k[O3]
= 0.025 сек⁻¹ * 0.3 моль/л
= 0.0075 моль/(л * сек)
Таким образом, скорость реакции с образованием кислорода и монооксида хлора составляет 0.0075 моль/(л * сек).