Тема. Скоростта на химичните реакции

1. Газ А се смесва в съд с количество вещество 4,5 mol и газ В с количество вещество 3 mol. Газовете A и B реагират в съответствие с уравнението A + B \u003d C. След известно време в системата се образува газ C с вещество от 2 mol. Какви количества нереагирали газове А и В са останали в системата?

От уравнението на реакцията следва, че:

Dn(A) = Dn(B) = Dn(C) = 2 mol,

където Dn е промяната в количеството на веществото по време на реакцията.

Следователно в съда останаха:

n 2 (A) = n 1 (A) - Dn(A); n 2 (A) \u003d (4,5 - 2) mol = 2,5 mol;

n 2 (B) = n 1 (B) - Dn(B); n 2 (B) = (3 - 2) mol = 1 mol.

2. Реакцията протича съгласно уравнението: 2A + B ⇄ C и има втори ред за вещество A и първи за вещество B. В началния момент от време скоростта на реакцията е 15 mol/l×s. Изчислете константата на скоростта и скоростта на директната реакция в момента, когато 50% от веществото В реагира, ако началните концентрации са равни: С(A) = 10 mol/l; C(B) = 5 mol/l. Как ще се промени скоростта на химическата реакция?

С(B), който е влязъл в реакцията, е равен на:

C(B) = 0,5 5 = 2,5 mol / l.

Съответно, C(A), който е влязъл в реакцията, е равен на:

2 mol/l A - 1 mol/l B

C(A) - 2,5 mol/l B

C(A) и C(B) след реакцията:

C(A) \u003d 10 - 5 \u003d 5 mol / l,

C(B) = 5 - 2,5 = 2,5 mol / l.

Скоростта на директната реакция ще бъде:

Скоростта на химическата реакция ще се промени:

т.е. ще намалее 8 пъти.

3. Реакцията между вещества A и B се изразява с уравнението: A + 2B \u003d C и има първи ред за вещество A и втория за вещество B. Първоначалните концентрации на веществата са: C (A) \u003d 2 mol / l; C(B) = 4 mol/l; скоростната константа е 1,0. Намерете началната скорост на реакцията и скоростта след известно време, когато концентрацията на вещество А намалява с 0,3 mol/l.

Според закона за масовите действия:

Ако концентрацията на вещество А намалее с 0,3 mol/l, тогава концентрацията на вещество B ще намалее с 0,3 × 2 = 0,6 mol/l. След реакцията концентрациите са:

4. Скоростите на директни и обратни реакции в газова фаза, протичащи в затворен съд, се изразяват с уравненията:

Според закона за масовото действие скоростите на директните и обратните реакции при начални условия са:

Увеличаването на налягането с коефициент 3 за газовите системи води до намаляване на обема на газовата смес с коефициент 3, концентрациите на трите газа ще се увеличат с еднакво количество и скоростите на двете реакции ще станат съответно равни:

Съотношенията на скоростта на реакцията са:

Така скоростта на предната реакция ще се увеличи с 27 пъти, обратната - с 9.

5. Реакцията при температура 50°С протича за 2 минути и 15 секунди. Колко време ще отнеме тази реакция да приключи при температура 70 0 C, ако температурният коефициент на скоростта g е 3 в този температурен диапазон?

С повишаване на температурата от 50 до 70 0 C скоростта на реакцията се увеличава в съответствие с правилото на Van't Hoff:

където = 70 0 С, \u003d 50 0 С, a и - скорости на реакцията при дадени температури.

Получаваме:

тези. скоростта на реакцията се увеличава 9 пъти.

Съгласно дефиницията, времето за реакция е обратно пропорционално на скоростта на реакцията, следователно:

където и е времето за реакция при температури И .

От тук получаваме:

Като се има предвид, че = 135 s (2 min 15 s), ние определяме времето за реакция при температура :

6. Колко пъти ще се увеличи скоростта на химична реакция с повишаване на температурата от = 10 0 С до = 80 0 С , ако температурният коефициент на скоростта g е равен на 2?

От правилото на Van't Hoff:

Скоростта на реакцията ще се увеличи 128 пъти.

7. При изследване на кинетиката на отделяне на лекарството от тялото на пациента е установено, че за 3 часа 50% от първоначалното количество на лекарството остава в тялото на пациента. Определете полуживота и константата на скоростта на реакцията на елиминиране на лекарството от човешкото тяло, ако е известно, че това е реакция от първи ред.

Тъй като за даден период от време 50% от лекарството се отстранява от тялото, тогава t 1/2 = 3 часа. Изчисляваме константата на скоростта на реакцията от уравнението:

8. При лабораторни изследвания на водни разтвори на лекарството е установено, че поради хидролиза, концентрацията на лекарството на ден намалява от 0,05 mol/l на 0,03 mol/l. Изчислете полуживота на реакцията на хидролиза на лекарството.

Тъй като реакциите на хидролиза обикновено протичат със значителен излишък от вода, концентрацията му може да бъде постоянна. Следователно, само концентрацията на лекарството се променя по време на реакцията и реакцията на хидролиза може да се счита за реакция от първи ред.

Намираме стойността на константата на скоростта на реакцията от уравнението:

9. Полуживотът на лекарството от тялото на пациента (реакция от първи ред) е 5 часа. Определете времето, през което 75% от лекарството ще бъде отстранено от тялото.

С отстраняването на 75% от лекарството от тялото, съотношението C / C 0 ще бъде 0,25. В този случай е удобно да използвате формулата:

,

10. Константата на скоростта на реакцията на хидролиза на захарозата е 2,31×10 - 3 h - 1 . Изчисли:

1) полуживот на реакцията;

2) времето, през което 20% от захарозата претърпява хидролиза;

3) каква част от глюкозата ще претърпи хидролиза след 5 дни.

1. Периодът на полуразпад е:

2. След като 20% захароза е претърпяла хидролиза, съотношението C/C 0 ще бъде 0,8. следователно:

3. След 5 дни (120 часа), съотношението C / C 0 ще бъде:

Следователно 24% от глюкозата е подложена на хидролиза.

11. В хода на някаква реакция от първи ред 60% от първоначалното количество на веществото се превръща за 30 минути. Определете каква част от веществото ще остане след 1 час.

1. След 30 минути количеството на оставащото вещество ще бъде:

C 1 \u003d C 0 - 0,6 C 0 = 0,4 × C 0.

т.е. съотношението С0/С1 е 2,5.

2. Намерете константата на скоростта на реакцията:

3. Количеството вещество C 2, оставащо след 1 час, се определя по формулата:

Така след 1 час ще останат 16% от първоначалното вещество.

Въпроси за самоконтрол

1. Как се нарича скорост на химична реакция?

2. Как се нарича истинска скорост на хомогенна реакция?

3. Каква е размерността на скоростта на хомогенна реакция?

4. Как се нарича скорост на хетерогенна реакция?

5. Какво е измерението на скоростта на хетерогенна реакция?

6. Избройте факторите, които влияят върху скоростта на реакцията.

7. Формулирайте закона за масовото действие.

8. Какъв е физическият смисъл на константата на скоростта на реакцията? От какво зависи скоростната константа на реакцията и от какво не зависи?

9. Какво се нарича ред на реакцията? Дайте примери за реакционни уравнения от нулев, първи, втори и трети порядък.

10. Размерът на константата на скоростта на реакцията зависи ли от реда на реакцията?

11. Какво се нарича молекулярност на реакцията?

13. Определете прости и сложни реакции. Дайте класификация на сложните реакции.

14. Формулирайте правилото на van't Hoff. Дайте математически израз за правилото на Van't Hoff.

15. Как скоростта на реакцията зависи от енергията на активиране? Напишете уравнението на Арениус.

16. Какво е активиран комплекс? Защо реакциите протичат през етапите на образуване на активирани комплекси?

17. Какво се нарича катализатор? Хомогенна и хетерогенна катализа. Защо реакциите протичат по-бързо в присъствието на катализатори?

18. Какво е ензимна катализа? Напишете уравнението на Михаелис-Ментен.

Варианти на задачи за самостоятелно решаване

Вариант номер 1

1. Реакцията между вещества A и B се изразява с уравнението 2A + B \u003d C и има втори ред за вещество A и първия за вещество B. Първоначалните концентрации на веществата са: C 0 (A) \u003d 0,4 mol / l; C 0 (B) \u003d 0,8 mol / l; k = 0,6. Намерете началната скорост на реакцията и скоростта след известно време, когато концентрацията на вещество А намалява с 0,2 mol/l.

2. С колко градуса трябва да се повиши температурата, така че скоростта на реакцията да се увеличи 64 пъти? Температурният коефициент на скоростта на реакцията g е 2.

а) когато налягането в системата се удвои?

б) с увеличаване на обема на газовете с 2 пъти?

Вариант номер 2

1. Реакцията протича по уравнението: A + B = C и има първи ред по вещество A и по вещество B. Концентрацията на A е увеличена от 2 на 8 mol/l, а концентрацията на B от 3 на 9 mol/l. С колко се увеличи скоростта на реакцията напред?

2. При 150 0 С реакцията завършва за 10 минути. Като вземете температурния коефициент g, равен на 2, изчислете колко минути би приключила реакцията при 170 0 С.

3. Скоростта на реакцията се изразява с уравнението: Колко пъти ще се промени скоростта на реакцията, когато концентрацията на изходните вещества се увеличи 3 пъти?

Вариант номер 3

1. Реакцията се изразява с уравнението: A + B \u003d C и има първи ред в вещество A и в вещество B. При начални концентрации C 0 (A) = 3 mol / l и C 0 (B) \ u003d 5 mol/l, скоростта на директната реакция е равна на 0,3 mol/l×s. Определете константата на скоростта и скоростта на реакцията след известно време, когато концентрацията на А намалява с 2 mol/l.

2. Колко пъти ще се увеличи скоростта на химична реакция с повишаване на температурата от 10 до 70 0 C, ако температурният коефициент на скоростта g е 2?

3. Скоростта на реакцията A (tv) + 2B (газ) = C (tv) се изразява чрез уравнението: Как ще се промени скоростта на реакцията, ако концентрацията на В се удвои?

Вариант номер 4

1. Реакцията протича съгласно уравнението: 2A + B = 2C и има втори ред за вещество A и първи за вещество B. Изчислете скоростта на директната реакция в момента, в който 40% от вещество B реагира, ако първоначалното концентрациите са: C 0 (A) = 8 mol/l; C0 (B) = 4 mol/l; k = 0,4.

2. Някои реакции при 100 0 C завършват за 5 минути. Колко време ще отнеме да завърши при 80 0 C, ако температурният коефициент на скоростта g е 3?

3. Скоростта на реакцията 3A + B = C се изразява с уравнението: Колко пъти ще се промени скоростта на директната реакция?

а) когато концентрацията на вещество А се удвои?

б) с едновременно намаляване на концентрацията на изходните вещества с 2 пъти?

Вариант номер 5

1. Скоростта на определена реакция с повишаване на температурата от 40 до 70 0 С се увеличава 8 пъти. Определете стойността на g.

2. Реакцията протича съгласно уравнението: A + 3B \u003d 2C и има първи ред за вещество A и втория за вещество B. Първоначалните концентрации на веществата са: C 0 (A) \u003d 2 mol / l; C0 (B) = 6 mol/l; k = 1. Изчислете началната скорост на предната реакция и скоростта в момента, когато концентрацията на веществото А е намаляла с 1 mol/l. Как ще се промени скоростта на химическата реакция?

3. Как ще се променят скоростите на директните и обратните реакции, протичащи в газовата фаза и при спазване на уравненията:

Вариант номер 6

1. В затворен съд има смес от газове, състояща се от 1 mol A и 3 mol B, която реагира по уравнението: A + 3B = 2C. Скоростта на директната реакция се описва с уравнението Колко пъти ще намалее скоростта на директната реакция, след като 0,5 mol A реагира?

2. С колко градуса трябва да се увеличи температурата, така че скоростта на реакцията да се увеличи 9 пъти, ако температурният коефициент на скоростта g е 3?

3. Как ще се промени скоростта на директната газофазна реакция: 2A = B, чийто порядък е оценен на 0,5, при изотермично намаляване на налягането в системата с 3 пъти?

Вариант номер 7

1. Реакцията между вещества А и В протича съгласно уравнението: A + 2B \u003d C и има първи ред в вещество A и в вещество B. Първоначалните концентрации на реагиращите вещества бяха: C 0 (A) = 1,5 mol / l; C0 (B) = 3 mol/l; k = 0,4. Изчислете скоростта на химическа реакция в началния момент от време и след известно време, когато 75% А е реагирало.

2. Какъв е температурният коефициент на скоростта g, ако при повишаване на температурата с 30 0 C скоростта на реакцията нараства 27 пъти?

3. Как ще се променят скоростите на директните и обратните реакции, протичащи в газовата фаза и при спазване на уравненията:

с изотермично повишаване на налягането с 2 пъти?

Вариант номер 8

1. В разтвор от 1 литър, съдържащ 1 mol вещество А и 2 mol вещество В, реакцията протича: A + 3B \u003d 2C + D. Директната реакция има първи ред за вещество A и втория за вещество B. Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакцията на директно намаляване след 0,65 mol вещество А?

2. При повишаване на температурата от -5 до +5 0 С скоростта на бактериална хидролиза (ензимен процес) се увеличава 4 пъти. Намерете стойността на температурния коефициент на скоростта на реакцията g.

3. Колко пъти трябва да се увеличи концентрацията на вещество А в системата 2A (газ) \u003d B (газ) + C (твърдо вещество), така че скоростта на директната реакция, която е реакция от втори ред, да се увеличи с 4 пъти?

Вариант номер 9

1. Реакцията протича по уравнението: 2A + B = 2C и има втори ред за вещество A и първи за вещество B. Скоростта на директната реакция е 8 mol/l×s. Изчислете константата на скоростта и скоростта на директната реакция в момента, когато 30% от веществото В реагира, ако началните концентрации са: C 0 (A) = 2 mol/l; C 0 (B) \u003d 1 mol / l. Как ще се промени скоростта на химическата реакция?

2. С повишаване на температурата от 10 до 50 0 С скоростта на реакцията се увеличава 16 пъти. Определете температурния коефициент на скоростта g.

3. Реакцията протича според уравнението: A + B = C + D + E и има първи ред за вещество A и нула за вещество B. Как ще се промени скоростта на директната реакция след разреждане на реагиращата смес с 3 пъти ?

Вариант номер 10

1. Реакцията протича според уравнението: A + 2B \u003d AB 2 и има първи ред в вещество A и вторият в вещество B. Константата на скоростта на реакцията е 0,01. Изчислете скоростта на реакцията при начални концентрации: C 0 (A) = 0,8 mol/l; C 0 (B) \u003d 0,8 mol / l и скоростта на реакцията в момента на образуване на 0,2 mol / l от веществото AB 2.

2. Колко пъти ще се увеличи скоростта на химическа реакция с повишаване на температурата от 30 до 60 0 С, ако температурният коефициент на скоростта g е 3?

3. Полуживотът на лекарството от тялото на пациента (реакция от първи ред) е 6 часа. Определете времето, за което съдържанието на лекарството в човешкото тяло ще намалее 8 пъти.

Вариант номер 11

1. Реакцията протича съгласно уравнението: A + B \u003d 2C и има първи ред в вещество А и в вещество В. Първоначалните концентрации на веществата са: C 0 (A) = 0,3 mol / l; C 0 (B) \u003d 0,5 mol / l; k = 0,1. Намерете началната скорост на реакцията и скоростта на реакцията след известно време, когато концентрацията А намалее с 0,1 mol/l.

2. При 100 0 С някаква реакция завършва за 16 минути. Като вземете температурния коефициент на скоростта g, равен на 2, изчислете за колко минути същата реакция би приключила при 140 0 C?

3. Полуживотът на лекарството от тялото на пациента (реакция от първи ред) е 2 часа. Определете времето, през което 99% от лекарството ще бъде отстранено от тялото.

Вариант номер 12

1. Реакцията протича според уравнението: A + 2B \u003d C и има първи ред за вещество A и втория за вещество B. Първоначалните концентрации на веществата са: C 0 (A) = 0,9 mol / l; C 0 (B) \u003d 1,5 mol / l; k = 0,6. Намерете началната скорост на реакцията и скоростта след известно време, когато 50% от веществото А е изразходвано.

2. Какъв е температурният коефициент на скоростта на химическата реакция g , ако при повишаване на температурата с 30 0 C скоростта се увеличава 27 пъти?

3. Времето на полуразпад на реакция от първи ред е 30 минути. Изчислете каква част от първоначалната сума ще остане след 1 час.

Вариант номер 13

1. Реакцията протича според уравнението: 2A + B = 2C и има втори ред за вещество A и първи за вещество B. Константата на скоростта на реакцията е 5 × 10 - 2. Изчислете скоростта на реакцията при начални концентрации C 0 (A) = 0,4 mol/l; C 0 (B) = 0,9 mol / l и скоростта на реакцията до момента, в който се образува 0,1 mol от вещество C.

2. При температура 10°С реакцията протича за 80 минути. При каква температура реакцията ще завърши за 20 минути, ако температурният коефициент на скоростта g е 2?

3. В хода на лабораторните изследвания е установено, че през деня концентрацията на лекарството в тялото на пациента намалява от 0,1 mol/l на 0,02 mol/l. Изчислете полуживота на лекарството, като приемете, че тази реакция е от първи ред.

Вариант номер 14

1. В затворен съд с обем 1 l се намира смес от газове, състояща се от 1 mol газ A и 3 mol газ B, която реагира по уравнението: A + 3B = 2C. Директната реакция има първи ред по вещество А и втори по вещество В. Как ще се промени скоростта на директната реакция, след като 0,5 mol газ А реагира?

2. С повишаване на температурата на системата от 10 до 50 0 C скоростта на химическата реакция се увеличава 16 пъти. Определете температурния коефициент на скоростта на реакцията g .

3. При аварията в атомната електроцентрала в Чернобил (1986 г.) се отделя радионуклид Cs-137, чийто период на полуразпад е 30 години. Изчислете каква част от радионуклида, който е влязъл в тялото, е останал в момента.

Вариант номер 15

1. Реакцията протича съгласно уравнението: A + B \u003d C има първи ред в веществото A и в веществото B. При начални концентрации на вещества C 0 (A) = 0,6 mol / l; C0 (B) = 0,8 mol/l, скоростта на реакцията е 0,03 mol/l×s. Определете скоростната константа и скоростта на реакцията след известно време, когато концентрацията на вещество А намалее с 0,3 mol/l.

2. Скоростта на реакцията при 0 0 C е 1 mol/l×s. Изчислете скоростта на тази реакция при 30 0 С, ако температурният коефициент на скоростта на реакцията е 3.

3. Константата на скоростта на хидролиза на пестициди при 25 0 C е 0,32 s-1. Първоначалната концентрация на пестицида в пробата е 2,5 mol/L. Изчислете времето, необходимо на концентрацията на пестицида да падне до 0,01 mol/L.

Вариант номер 16

1. Реакцията на разлагане протича съгласно уравнението: 2A \u003d 2B + C и има втори ред по вещество A. Константата на скоростта на тази реакция при 200 0 C е 0,05. Начална концентрация С(A) = 2 mol/l. Определете скоростта на реакцията при посочената температура в началния момент и в момента, когато 80% от веществото А се е разложило.

2. Как ще се промени скоростта на директната реакция: 2A (tv) + 3B (газ) \u003d 2C (tv), който има нулев ред за вещество A и трети за вещество B, ако налягането в системата е се увеличи 3 пъти?

3. В хода на някаква реакция от първи ред 20% от първоначалното количество на веществото претърпява трансформация за 45 минути. Определете каква част от веществото ще остане след 1,5 часа.

Вариант номер 17

1. Взаимодействието на газовете протича съгласно уравнението: A + 2B \u003d 2C и има първи ред по отношение на веществото A и втория по отношение на вещество B. Първоначалните концентрации на газовете са: C 0 (A) \ u003d 2 mol / l; C0 (B) = 4 mol/l; k = 0,02. Изчислете скоростта на директната реакция в началния момент и след известно време, когато 50% от веществото А е реагирало.

2. При 20 0 С реакцията протича за 2 минути. Колко време ще продължи същата реакция при 0 0 C, ако g = 2?

3. Мравчена киселина се разлага на въглероден оксид (IV) и водород на повърхността на златото. Константата на скоростта на тази реакция при 140 0 C е 5,5×10 - 4 min -1 , а при 185 0 C е 9,2 × 10 - 3 min -1 . Определете енергията на активиране на тази реакция.

Вариант номер 18

1. Реакцията протича съгласно уравнението: 2A + B = 2C и има първи ред по вещество A и по вещество B. Скоростта на реакцията е 0,5 mol/l×s. Началните концентрации на веществата са равни: С(A) = 6 mol/l; C(B) = 3 mol/l. Определете константата на скоростта на тази реакция и скоростта на реакцията след известно време, когато концентрацията на вещество В намалява с 1 mol/l.

2. При 20 0 С реакцията протича за 2 минути. Колко време ще продължи същата реакция при 50 0 C, ако g = 2?

3. Константата на скоростта на реакцията на инверсия на тръстикова захар при 25 0 C е 9,67×10 - 3 min - 1 , а при 40 0 ​​C е 73,4 × 10 - 3 min -1 . Определете енергията на активиране на тази реакция в посочения температурен диапазон.

Пример 1. Реакцията между вещества A и B протича съгласно уравнението 2A + B = C, концентрациите на веществата (mol / l) са [A] = 6, [B] = 5. Константата на скоростта на реакцията е 0,5 l 2 × mol -2 × s -едно . Изчислете скоростта на химичната реакция в началния момент и в момента, когато в реакционната смес остават 45% от веществото В.

Решение.Според закона за масовото действие скоростта на химичната реакция е право пропорционална на произведението на концентрациите на реагентите в мощности, равни на стехиометричните коефициенти в уравнението на реакцията. Следователно за реакцията 2A + B C

V = к C A 2 C B.

Скоростта на химическата реакция в началния момент е:

V 1 = 0,5 6 2 5 \u003d 90 mol s -1 l -1.

Ако концентрацията на поне едно от реагиращите вещества се промени, тогава концентрацията на всички други вещества също ще се промени:

След известно време 45% от веществото В остава в реакционната смес, т.е. [B] \u003d 5 0,45 = 2,25 mol / l. Това означава, че концентрацията на вещество В намалява с 5,0 - 2,25 = 2,75 mol / l. Тъй като веществата А и В взаимодействат помежду си в съотношение 2: 1, концентрацията на веществото А намалява с 5,5 mol (2,752) и става равна на 0,5 mol / l (6,0 - 5,5). следователно,

V 2\u003d 0,5 ∙ (0,5) 2 2,25 = 0,28 mol s -1 l -1.

Пример 2. Определете как ще се промени скоростта на реакцията напред

2CO (g) + O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g), ако общото налягане в системата се увеличи 4 пъти.

Решение.Увеличаването на налягането в системата с 4 пъти ще доведе до намаляване на обема на системата с 4 пъти, а концентрациите на реагентите ще се увеличат с 4 пъти. Според закона за масовото действие началната скорост на реакцията е

След повишаване на налягането

Следователно, след увеличаване на налягането с 4 пъти, скоростта на реакцията се увеличава с 64 пъти.

Забележка. Законът за действие на масите в класическата му форма (изразен чрез концентрации) е валиден за неелектролити и разредени разтвори на слаби електролити (т.е. за газове и разтвори). Твърдите вещества не са включени в израза за скоростта на реакцията, тъй като концепцията за концентрация е неприемлива за тях; скоростта на реакциите в твърдата фаза зависи от повърхността на твърдото вещество, т.е. степента му на усъвършенстване.

Така че, за реакцията C (t) + CO 2 (g) \u003d 2CO (g), скоростта на директната обратна реакция.

Промяната в налягането измества равновесието, ако броят на моловете на първоначалното и полученото газообразно вещество не е еднакъв. За реакцията 2CO + O 2 \u003d 2CO 2, скоростта на предната реакция, обратна.

Пример 3. В системата A (g) + 2B (g) \u003d C (g) равновесните концентрации са: [A] = 0,06 mol / l; [B]=0,12 mol/l; [C] = 0,216 mol/l. Намерете равновесната константа на реакцията и началните концентрации на вещества А и В.

Решение.Според закона за действието на масата, равновесната константа на тази реакция се изразява с уравнението

Замествайки данните за задачата в него, получаваме:

Според уравнението на реакцията от 1 mol A и 2 mol B се образува 1 mol C. Тъй като според условието на задачата във всеки литър от системата се образуват 0,216 mol вещество C, 0,216 mol A и 0,216 2 = 0,432 mol B бяха изразходвани. Така желаните начални концентрации са равни на:

[A] = 0,06 + 0,116 = 0,276 mol / l;

[B] \u003d 0,12 + 0,432 = 0,552 mol / l.

Пример 4Реакцията протича съгласно уравнението A + B = 2C. Определете равновесните концентрации на реагентите, ако началните концентрации на вещества А и В са съответно 0,5 и 0,7 mol/l и равновесната константа на реакцията ДА СЕр = 50.

Решение.До момента на равновесие концентрациите на изходните материали А и В ще намалеят, а концентрацията на реакционния продукт С ще се увеличи. За всеки мол вещества А и В се образуват 2 мола вещество С; следователно, ако намаляването на концентрацията на вещества А и В се означава с х mol, тогава увеличаването на концентрацията на вещество C ще бъде равно на 2 хмол.

Равновесните концентрации на реагентите ще бъдат:

[A] = (0,5 - х) mol/l; [V] = (0,7 - х) mol/l; [C] = 2 х mol/l.

46х 2 - 60х + 17,5=0.

Решавайки уравнението, получаваме: х 1 = 0,86; х 2= 0,44. Според състоянието на задачата, стойността х 2 .Следователно, равновесните концентрации на реагентите са: [А] = 0,5 – 0,44 = 0,06 mol/l; [B] = 0,7 - 0,44 = = 0,26 mol/l; [C] = 0,44 2 = 0,88 mol / l.

Пример 5. Изчислете колко пъти скоростта на химическа реакция ще се увеличи с повишаване на температурата с 40 ° C, ако температурният коефициент на тази реакция е 3.

Решение.Зависимостта на скоростта на химическата реакция от температурата се изразява с емблематичното правило на Van't Hoff.

В този пример температурата се е повишила с 40°C,

Следователно скоростта на реакцията се увеличава с 3 4 = 81 пъти.

Въпроси за самообучение

1. Формулирайте закона за масовото действие, закона на Вант Хоф, принципа на Льо Шателие.

2. Назовете факторите, които влияят върху скоростта на реакцията.

3. Какво се нарича константа на равновесието, от какво зависи и какво характеризира?

4. Реакцията протича съгласно уравнението 4HCI (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + 2CI 2 (g). Как ще се промени скоростта на реакцията, ако налягането в системата се увеличи 3 пъти?

5. Колко пъти трябва да се увеличи концентрацията на водорода, така че скоростта на реакцията N 2 (g) + 3H 2 (g) ® 2NH 3 (g) да се увеличи 1000 пъти? Как трябва да се промени налягането, за да се постигне същото ускорение на реакцията?

6. В каква посока се измества равновесието: а) с повишаване на температурата; б) с увеличаване на налягането:

2H 2 (g) + O 2 (g) ⇆2H 2 O (пара) + 249,9 kJ

2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇆2SO 3 (g) + 198,4 kJ

7. Установено е равновесието на системата 2NO (g) + O 2 (g) ® 2NO 2 (g) при следните концентрации на веществата: = 0,08 mol/l; = 0,03 mol/l; = 0,01 mol/l. Изчислете равновесната константа и началните концентрации на NO и O 2, ако първоначалната концентрация на NO 2 е нула.

1. Как ще се промени скоростта на директната реакция A (g) + 2B (g) → AB 2, ако налягането в системата се увеличи 4 пъти?

а) скоростта ще намалее 10 пъти;

б) скоростта няма да се промени;

в) скоростта ще се увеличи 16 пъти;

г) скоростта ще се увеличи 64 пъти.

2. Температурният коефициент на скоростта на дадена реакция е 2,0. Как ще се промени скоростта на тази реакция, ако се намали с 40 градуса?

а) ще се увеличи 8 пъти;

б) намалете с 8;

в) ще намалее 16 пъти;

г) ще се увеличи 16 пъти.

3. В хомогенна система A + B = 2C, равновесните концентрации на реагиращите газове (mol/l): [A] = 0,06; [V] = 0,2; [С] = 0,8. Изчислете равновесната константа на системата.

4. За реакцията NO (g) + O 2 (g) \u003d NO 2 (g) при 25 ° C кр= 0,1. Какво е ∆G на реакцията?

а) 23,5 kJ/mol;

б) -5,7 J/mol;

в) -44,8 kJ/mol;

г) 22,44 kJ/mol.

5. В каква посока ще се измести равновесието при падане на температурата в реакцията:

C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g) + 2H 2 O (g) (∆H o = -1323 kJ ) ?

а) преместете се надясно

б) изместване наляво;

в) балансът няма да се промени.

необратими реакции

1. Как ще се промени скоростта на реакцията 2A + B ® A 2 B, ако концентрацията на вещество A се увеличи 2 пъти, а концентрацията на вещество B се намали 2 пъти?

2. Колко пъти трябва да се увеличи концентрацията на вещество B 2 в системата 2A 2 (g) + B 2 (g) ® 2A 2 B (g), така че когато концентрацията на вещество A намалее 4 пъти, скоростта на директната реакция не се променя?

3. В системата CO + C1 2 ® COS1 2 концентрацията на CO е увеличена от 0,03 на 0,12 mol/l, а концентрацията на C1 2 - от 0,02 до 0,06 mol/l. С колко се увеличи скоростта на реакцията напред?

4. Как ще се промени скоростта на директната реакция N 2 (g) + 3H (g) ® 2 NH 3, ако а) налягането в системата се увеличи 3 пъти; б) намалете обема 2 пъти; в) увеличаване на концентрацията на N 2 с 4 пъти?

5. Колко пъти трябва да се увеличи налягането, така че скоростта на образуване на NO 2 от реакцията 2NO + O 2 ® 2 NO 2 да се увеличи 1000 пъти?

6. Реакцията между въглероден оксид (II) и хлор протича съгласно уравнението CO + C1 2 ® COC1 2. Как ще се промени скоростта на реакцията при увеличаване на а) концентрацията на CO с 2 пъти; б) концентрацията на C1 2 в 2 пъти; в) концентрацията на двете вещества е 2 пъти?

7. Реакцията протича в газова фаза. В реакцията участват две вещества А и В. Известно е, че при 2-кратно увеличение на концентрацията на компонент А скоростта се увеличава 2 пъти, а при увеличаване на концентрацията на компонент В с 2 пъти скоростта се увеличи 4 пъти. Напишете уравнение за протичащата реакция. Как ще се промени скоростта на реакцията, когато общото налягане се увеличи 3 пъти?

8. Изследва се скоростта на реакцията на взаимодействието на вещества А, В и D. При постоянни концентрации В и D увеличаването на концентрацията на вещество А с 4 пъти води до увеличаване на скоростта с 16 пъти. Ако концентрацията на вещество B се увеличи 2 пъти при постоянни концентрации на вещества A и D, тогава скоростта се увеличава само 2 пъти. При постоянни концентрации на А и В, удвояването на концентрацията на вещество D води до 4-кратно увеличение на скоростта. Напишете уравнение за реакцията.

9. Определете скоростта на химичната реакция A(g) + B(g) ® AB(g), ако константата на скоростта на реакцията е 2 × 10 -1 l × mol -1 × s, и концентрациите на вещества A и B са съответно 0,025 и 0,01 mol/l. Изчислете скоростта на реакцията, когато налягането се увеличи 3 пъти.

10. Намерете стойността на скоростната константа на реакцията A + 2B ® AB 2, ако при концентрации на вещества A и B, съответно равни на 0,1 и 0,05 mol / l, скоростта на реакцията е 7 × 10 -5 mol / (l × s).

11. В съд с обем 2 l се смесва газ А с количество вещество 4,5 mol и газ В с количество вещество 3 mol. Газовете реагират в съответствие с уравнението A + B = C. След 20 секунди в системата се образува газ C с вещество от 2 mol. Определете средната скорост на реакцията. Какви количества вещества А и В не са реагирали?

12. Реакцията между вещества А и В се изразява с уравнението A + B ® C. Началните концентрации са [A] O = 0,03 mol / l, [B] O = 0,05 mol / l. Константата на скоростта на реакцията е 0,4. Намерете началната скорост на реакцията и скоростта на реакцията след известно време, когато концентрацията на образуваното вещество C стане равна на 0,01 mol/l.

13. Реакцията между газообразни вещества A и B се изразява с уравнението A + B ® C. Началните концентрации на веществата са [A] 0 = 0,03 mol / l, [B] 0 = 0,03 mol / l. Константата на скоростта на реакцията е 0,1. След известно време концентрацията на вещество А намалява с 0,015 mol/l. Колко пъти трябва да се увеличи общото налягане, за да стане скоростта на химическата реакция равна на първоначалната скорост?

14. С колко градуса трябва да се повиши температурата, за да се увеличи скоростта на реакцията 27 пъти? Температурният коефициент на скоростта на реакцията е 3.

15. При 20°С реакцията протича за 2 минути. Колко време ще продължи тази реакция а) при 50 o C, б) при 0 o C? Температурният коефициент на скоростта на реакцията е 2.

16. При температура 30 o C реакцията протича за 25 минути, а при 50 o C за 4 минути. Изчислете температурния коефициент на скоростта на реакцията.

17. Скоростта на реакцията при 0 o C е 1 mol / l × s. Изчислете скоростта на тази реакция при 30°C, ако температурният коефициент на скоростта е 3.

18. С повишаване на температурата с 50 ° C скоростта на реакцията се увеличава 32 пъти. Изчислете температурния коефициент на скоростта на химическа реакция.

19. Две реакции протичат при 25 o C със същата скорост. Температурният коефициент на скоростта на първата реакция е 2,0, а на втората - 2,5. Намерете съотношението на скоростите на тези реакции при 95 o C.

20. Каква е енергията на активиране на реакцията, ако при повишаване на температурата от 290 до 300 К скоростта на реакцията се удвои?

21. Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакция, протичаща при 298 K, ако в резултат на използването на катализатор е възможно да се намали енергията на активиране с 4 kJ / mol?

22. Каква е стойността на енергията на активиране на реакцията, чиято скорост при 300 К е 10 пъти по-голяма от тази при 280 К.

23. Енергията на активиране на реакцията O 3 (g) + NO (g) ® O 2 (g) + NO 2 (g) е 40 kJ / mol. Колко пъти скоростта на реакцията ще се промени с повишаване на температурата от 27 до 37 ° C?

24. Единият катализатор намалява енергията на активиране при 300 K с 20 kJ/mol, а другият с 40 kJ/mol. Кой катализатор е по-ефективен? Обосновете отговора си, като изчислите съотношението на скоростите на реакцията при използване на един или друг катализатор.

25. При 150°C някаква реакция завършва за 16 минути. Като вземете температурния коефициент на скоростта на реакцията равен на 2,5, изчислете колко време ще завърши тази реакция, ако се проведе а) при 200 o C, б) при 80 o C.

26. Когато температурата се повиши с 10 °C, скоростта на химическата реакция се увеличава 2 пъти. При 20 о С е равно на 0,04 mol/(l×s). Каква ще бъде скоростта на тази реакция при а) 40 o C, б) 0 o C?

27. При 20 ° C скоростта на химическа реакция е 0,04 mol / (l × s). Изчислете скоростта на тази реакция при 70°C, ако е известно, че енергията на активиране е 70 kJ/mol.

28. Изчислете температурния коефициент на реакцията g, ако константата на скоростта на тази реакция при 120 °C е 5,88 × 10 -4, а при 170 ° C - 6,7 × 10 -2.

29. Колко пъти ще се промени скоростта на химическа реакция с повишаване на температурата от 300 K до 400 K, ако температурният коефициент g = 2? Каква е енергията на активиране на тази реакция?

30. Колко пъти ще се увеличи скоростта на химичната реакция A + 2B ® C при повишаване на налягането в системата с 4 пъти и едновременно повишаване на температурата с 40 ° C. Реагиращите вещества са газове. Температурният коефициент на реакцията е 2.

31. Колко пъти ще намалее скоростта на химичната реакция 2A(g) + B(g) ® 2C(g), когато налягането на всички вещества в системата се намали 3 пъти и температурата на системата едновременно се понижи с 30 o C? Температурният коефициент на скоростта на реакцията g е 2.

32. Реакцията между газообразни вещества A и B се изразява с уравнението A + B ® C. Началните концентрации на веществата са [A] 0 = 0,05 mol / l и [B] 0 = 0,05 mol / l. След известно време концентрацията на веществата намалява наполовина. Определете как е необходимо да промените температурата, така че скоростта на реакцията да стане равна на първоначалната скорост, ако а) температурният коефициент на реакцията е 2, б) енергията на активиране е 70 kJ, температурата на реакцията е 27 ° C?

33. Известно е, че когато температурата се повиши от 290 до 300 К, скоростта на химическата реакция се удвоява. Изчислете енергията на активиране. Как ще се промени скоростта на тази реакция при 310 K, ако в системата се въведе катализатор, който намалява енергията на активиране на тази реакция с 10 kJ/mol?

Химическо равновесие

1. При определена температура се установява равновесието в системата 2NO 2 «2NO+O 2 при концентрации =0,4 mol/l, =0,2 mol/l, =0,1 mol/l. Намерете равновесната константа и началната концентрация на NO 2, ако първоначалната концентрация на кислород е нула. Какви условия ще благоприятстват изместването на равновесието към образуването на NO, ако директната реакция е ендотермична?

2. Равновесната константа на системата A + B "C + D е равна на единица. Какъв процент от веществото А ще претърпи трансформация, ако се смесят 3 мола вещество А и 5 мола вещество В? Какви условия ще допринесат за изместването на равновесието към образуването на В, ако директната реакция е екзотермична?

3. За система

CO (G) + H 2 O (G) "CO 2 (G) + H 2 (G)

0 = 0 =0,03 mol/l, 0 = 0 =0. Изчислете равновесната константа, ако равновесната концентрация на въглероден диоксид е 0,01 mol/l. Какви условия ще допринесат за изместването на равновесието към образуването на CO, ако директната реакция е ендотермична?

4. За система

2NO (G) + Cl 2 (G) "2NOCl (G)

0=0,5 mol/l, 0=0,2 mol/l, 0=0 mol/l. Намерете равновесната константа, ако до момента, в който тя настъпи, 20% от азотния оксид са реагирали. Какви условия ще благоприятстват изместването на равновесието към образуването на NOCl, ако директната реакция е екзотермична?

H 2 (G) + I 2 (G) "2HI (G) ,

ако 1 мол йод и 2 мола водород се поставят в съд с вместимост 10 литра (K C \u003d 50). Какви условия ще допринесат за изместването на равновесието към образуването на йод, ако директната реакция е екзотермична?

6. За системата CO (G) + H 2 O (G) "CO 2 (G) + H 2 (G), 0 \u003d 0 \u003d 1 mol / l, 0 \u003d 0 \u003d 0. Изчислете състава на равновесната смес (% об.), ако равновесната константа K C =1. Какви условия ще благоприятстват изместването на равновесието към образуването на водород, ако обратната реакция е екзотермична?

7. В затворен съд протича реакцията AB (D) “A (G) + B (G). Равновесна константа K C =0,04. Намерете началната концентрация на АВ, ако равновесната концентрация на АВ е 0,02 mol/L. Какви условия ще допринесат за изместването на равновесието към образуването на А, ако обратната реакция е екзотермична?

8. В затворен съд с обем 10 l при температура 800˚С се установява равновесие CaCO 3 (T) “CaO (T) + CO 2 (G). Равновесна константа K P =300 kPa. Каква маса на CaCO 3 се разложи? Какви условия ще допринесат за изместването на равновесието към образуването на въглероден диоксид, ако директната реакция е ендотермична?

9. В затворен съд при определена температура се установява равновесие Fe (T) + H 2 O (G) “FeO (T) + H 2 (G). Определете съотношението на реагиралата вода, ако K P = 1 и първоначалното парциално налягане на водорода е нула. Какви условия ще благоприятстват изместването на равновесието към образуването на водород, ако обратната реакция е екзотермична?

10. Определете равновесната концентрация на водород в системата 2HI (G) „H 2 (G) + I 2 (G), ако първоначалната концентрация на HI е 0,05 mol / l, а равновесната константа K C \u003d 0,02. Какви условия ще допринесат за изместването на равновесието към образуването на HI, ако директната реакция е ендотермична?

Скоростта на химичните реакции Клонът на химията, който изучава скоростта и механизма на химичните реакции, се нарича химична кинетика. Скоростта на химическа реакция е броят на елементарните актове на взаимодействие за единица време в единица реакционно пространство. Тази дефиниция е валидна както за хомогенни, така и за хетерогенни процеси. В първия случай реакционното пространство е обемът на реакционния съд, а във втория случай повърхността, върху която протича реакцията. Тъй като по време на взаимодействието концентрациите на реагентите или реакционните продукти се променят за единица време. В този случай няма нужда да се следи промяната в концентрацията на всички вещества, участващи в реакцията, тъй като нейното стехиометрично уравнение установява съотношението между концентрациите на реагентите. Концентрацията на реагентите най-често се изразява като брой молове в 1 литър (mol/l). Скоростта на химичната реакция зависи от естеството на реагиращите вещества, концентрацията, температурата, размера на контактната повърхност на веществата, наличието на катализатори и др. , и говорят за мономолекулна реакция; когато две различни молекули се сблъскат в елементарен акт, зависимостта има следния вид: u - k[A][B], като се говори за бимолекулна реакция; когато три молекули се сблъскат в елементарен акт, зависимостта на скоростта от концентрацията е вярна: v - k[A] [B] [C] и се говори за тримолекулна реакция. Във всички анализирани зависимости: v е скоростта на реакцията; [A], [B], [C] - концентрации на реагентите; k - коефициент на пропорционалност; наречена константа на скоростта на реакцията. v = k, когато концентрациите на реагентите или техния продукт са равни на единица. Константата на скоростта зависи от естеството на реагентите и от температурата. Зависимостта на скоростта на простите реакции (т.е. реакциите, протичащи чрез един елементарен акт) от концентрацията се описва от закона за масовото действие, установен от К. Гулдберг и П. Уейдж през 1867 г.: скоростта на химичната реакция е право пропорционална на произведението на концентрацията на реагиращите вещества, доведени до степен на техните стехиометрични коефициенти. Например за реакцията 2NO + 02 = 2N02; v - k2 и ще се увеличи три пъти Намерете: Решение: 1) Напишете уравнението на реакцията: 2CO + 02 = 2CO2. Според закона за масовото действие v - k[C0]2. 2) Означете [CO] = a; = b, тогава: v = k a2 b. 3) С увеличаване на концентрацията на изходните вещества с коефициент 3, получаваме: [CO] = 3a, a = 3b. 4) Изчислете скоростта на реакцията u1: - k9a23b - k27a% a if k27 D2b 27 v k a2b Отговор: 27 пъти. Пример 3 Колко пъти ще се увеличи скоростта на химическа реакция с повишаване на температурата с 40 °C, ако температурният коефициент на скоростта на реакцията е 3? Дадено: При \u003d 40 ° С Y - 3 Намерете: 2 Решение: 1) Според правилото на Van't Hoff: h-U vt2 \u003d vh y 10, 40 и, - vt\u003e 3 10 - vt -81. 2 1 1 Отговор: 81 пъти. a Пример 4 Реакцията между вещества А и В протича по схема 2А + В *» С. Концентрацията на вещество А е 10 mol / l, а вещество B - b mol / l. Константата на скоростта на реакцията е 0,8 l2 4 mol "2 sec"1. Изчислете скоростта на химическа реакция в началния момент, както и в момента, в който в реакционната смес остават 60% от веществото В. Дадено: k - 0,8 l2 mol "2 sec" 1 [A] = 10 mol / l [B] = 6 mol / l Намерете: "начало! ^ Решение: 1) Намерете скоростта на реакцията в началния момент: v - k [A] 2 [B], r> \u003d 0,8 102 b - 480 mol - l сек "1. начало 2) След известно време в реакционната смес ще остане 60% от веществото B. След това: Следователно, [B] намалява с: 6 - 3,6 = 2,4 mol / l. 3) От уравнението на реакцията следва, че веществата A и B взаимодействат помежду си в съотношение 2: 1, следователно [A] намалява с 4,8 mol / l и става равно на: [A] \u003d 10 - 4,8 \u003d 5,2 mol/l. 4) Изчисляваме, ако: d) \u003d 0,8 * 5,22 3,6 \u003d 77,9 mol l "1 * sec" 1. Отговор: r>начало ~ 480 mol l sec "1, r / \u003d 77,9 mol l-1 sec" 1. Пример 5 Реакцията при температура от 30 °С протича за 2 минути. Колко време ще отнеме тази реакция да приключи при температура 60 ° C, ако в даден температурен диапазон температурният коефициент на скоростта на реакцията е 2? Дадено: t1 = 30 ° С t2 = 60 ° С 7 = 2 t = 2 min = 120 сек Намерете: h Решение: 1) В съответствие с правилото на Van't Hoff: vt - \u003d yu 1 vt - \u003d 23 \u003d 8. Vt 2) Скоростта на реакцията е обратно пропорционална на времето за реакция, следователно: Отговор: t=15sec. Въпроси и задачи за самостоятелно решение 1. Определете скоростта на реакцията. Дайте примери за реакции, протичащи с различна скорост. 2. Изразът за истинската скорост на химическа реакция, протичаща при постоянен обем на системата, се записва, както следва: dC v = ±--. d t Посочете в кои случаи положителни и в кои отрицателни знаци са необходими от дясната страна на израза. 3. Кои фактори определят скоростта на химичната реакция? 4. Какво се нарича енергия на активиране? Какъв фактор влияе върху скоростта на химическата реакция? 5. Какво обяснява силното увеличаване на скоростта на реакцията с повишаване на температурата? 6. Определете основния закон на химическата кинетика – закона за масовото действие. От кого и кога е формулирана? 7. Какво се нарича константа на скоростта на химична реакция и от какви фактори зависи тя? 8. Какво е катализатор и как влияе върху скоростта на химическа реакция? 9. Дайте примери за процеси, които използват инхибитори. 10. Какво представляват промоторите и къде се използват? 11. Кои вещества се наричат ​​"каталитични отрови"? Дайте примери за такива вещества. 12. Какво е хомогенна и хетерогенна катализа? Дайте примери за процеси, използващи техните каталитични процеси. 13. Как ще се промени скоростта на реакцията 2CO + 02 = 2CO2, ако обемът на газовата смес се намали 2 пъти? 14. Колко пъти ще се увеличи скоростта на химическа реакция с повишаване на температурата от 10°C до 40°C, ако е известно, че при повишаване на температурата с 10°C скоростта на реакцията ще се увеличи 2 пъти ? 15. Скоростта на реакцията A + B \u003d C с повишаване на температурата за всеки 10 ° C се увеличава три пъти. Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакцията, когато температурата се повиши с 50 °C? 16. Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакцията на взаимодействието на водород и бром, ако концентрациите на изходните вещества се увеличат 4 пъти? 17. Колко пъти скоростта на реакцията ще се увеличи с повишаване на температурата с 40 ° C (y \u003d 2)? 18. Как ще се промени скоростта на реакцията 2NO + 02 ^ 2N02, ако налягането в системата се удвои? 19. Колко пъти трябва да се увеличи концентрацията на водород в системата N2 + 3H2^ 2NH3, за да се увеличи скоростта на реакцията 125 пъти? 20. Реакцията между азотен оксид (II) и хлор протича по уравнението 2NO + C12 2NOC1; как ще се промени скоростта на реакцията с увеличаване на: а) концентрацията на азотния оксид два пъти; б) концентрацията на хлор се удвоява; в) концентрацията на двете вещества се удвоява? . 21. При 150°C някаква реакция завършва за 16 минути. Приемайки температурен коефициент от 2,5, изчислете колко време ще отнеме една и съща реакция да приключи при 80°C. 22. С колко градуса трябва да се увеличи температурата, така че скоростта на реакцията да се увеличи 32 пъти. Температурният коефициент на скоростта на реакцията е 2. 23. При 30°С реакцията протича за 3 минути. Колко време ще продължи същата реакция при 50 °C, ако температурният коефициент на скоростта на реакцията е 3. 24. При температура 40 °C реакцията продължава 36 минути, а при 60 °C - 4 минути. Изчислете температурния коефициент на скоростта на реакцията. 25. Скоростта на реакцията при 10 °C е 2 mol/l. Изчислете скоростта на тази реакция при 50°C, ако температурният коефициент на скоростта на реакцията е 2.

Пример 4.1. Как ще се промени скоростта на реакцията на всяка реакция?

2NO (g) + Cl2 (g) = 2NOCI (g) (1); CaO (c) + CO 2 (g) \u003d CaCO 3 (c) (2),

ако налягането във всяка система се увеличи 3 пъти?

Решение. Реакцията (1) е хомогенна и според закона за действието на масата началната скорост на реакцията е v = k∙ ∙ ; реакцията (2) е хетерогенна и нейната скорост се изразява с уравнението v = k∙ . Концентрацията на веществата в твърдата фаза (CaO в тази реакция) не се променя по време на реакцията, поради което не е включена в уравнението на закона за масовото действие.

Увеличаването на налягането във всяка от системите с 3 пъти ще доведе до намаляване на обема на системата с 3 пъти и до увеличаване на концентрацията на всяко от реагиращите газообразни вещества с 3 пъти. При нови концентрации на скорости на реакция: v" = k∙(3) 2 ∙3 = 27 k∙ ∙ (1) и v" = k 3 (2). Сравнявайки изразите за скоростите v и v", установяваме, че скоростта на реакцията (1) се увеличава с 27 пъти, а реакцията (2) с 3 пъти.

Пример 4.2.Реакцията между веществата A и B се изразява с уравнението 2A + B = D. Първоначалните концентрации са: C A = 5 mol / l, C B = 3,5 mol / l. Скоростната константа е 0,4. Изчислете скоростта на реакцията в началния момент и в момента, когато 60% от веществото А остава в реакционната смес.

Решение.Според закона за действие на масите v = . В началния момент скоростта v 1 = 0,4 × 5 2 × 3,5 = 35. След известно време 60% от веществото А ще остане в реакционната смес, т.е. концентрацията на вещество А ще стане 5 × 0,6 \ u003d 3 mol / l. Това означава, че концентрацията на А е намаляла с 5 - 3 = 2 mol / l. Тъй като A и B взаимодействат помежду си в съотношение 2:1, концентрацията на вещество B намалява с 1 mol и става равна на 3,5 - 1 = 2,5 mol / l. Следователно v 2 \u003d 0,4 × 3 2 × 2,5 = 9.

Пример 4.3. Известно време след началото на реакцията

2NO + O 2 = 2NO 2 концентрациите на веществата бяха (mol / l): \u003d 0,06;

0,12; = 0,216. Намерете началните концентрации на NO и O 2 .

Решение.Началните концентрации на NO и O 2 се намират на базата на уравнението на реакцията, според което 2 mol NO се изразходват за образуването на 2 mol 2NO 2. Съгласно условието на задачата се образува 0,216 mol NO 2, за което са изразходвани 0,216 mol NO. Следователно, първоначалната концентрация на NO е равна на:

0,06 + 0,216 = 0,276 mol/l.

Според уравнението на реакцията за образуването на 2 mol NO 2 е необходим 1 mol O 2, а за получаване на 0,216 mol NO 2 е необходимо 0,216 / 2 = 0,108 mol / O 2. Началната концентрация на O 2 е: \u003d 0,12 + 0,108 \u003d 0,228 mol / l.

Така първоначалните концентрации бяха:

0,276 mol/l; = 0,228 mol/l.

Пример 4.4.При 323 К някаква реакция завършва за 30 s. Определете как скоростта и времето на реакцията ще се променят при 283 K, ако температурният коефициент на скоростта на реакцията е 2.

Решение.Според правилото на Van't Hoff намираме колко пъти скоростта на реакцията ще се промени:

2 –4 = .

Скоростта на реакцията намалява 16 пъти. Скоростта на реакцията и нейното време са обратно свързани. Следователно времето на тази реакция ще се увеличи 16 пъти и ще бъде 30 × 16 = 480 s = 8 минути.

Задачи

№ 4.1 . Реакцията протича по уравнението 3Н 2 + CO = CH 4 + H 2 O

Началните концентрации на реагентите са (mol/l): = 0,8; CCO = 0,6. Как ще се промени скоростта на реакцията, ако концентрацията на водород се увеличи до 1,2 mol/l, а концентрацията на въглероден окис до 0,9 mol/l?

(Отговор:ще се увеличи 5 пъти).

№ 4.2 . Реакцията на разлагане на N 2 O протича съгласно уравнението 2N 2 O \u003d 2N 2 + O 2. Константата на скоростта на реакцията е 5·10 -4. Първоначална концентрация

0,32 mol/l. Определете скоростта на реакцията в началния момент и в момента, когато 50% N 2 O се разлага. ( Отговор: 5,12 . 10 -5 ; 1,28 . 10 -5).

№ 4.3 . Реакцията между вещества А и В се изразява с уравнението

A + 2B = D. Начални концентрации: C A = 0,3 mol / l и C B = 0,4 mol / l. Скоростната константа е 0,8. Изчислете началната скорост на реакцията и определете как се е променила скоростта на реакцията след известно време, когато концентрацията на вещество А е намаляла с 0,1 mol.

(Отговор: 3,84 . 10 -2; намалява с 6 пъти).

№ 4.4 .Какъв е температурният коефициент на скоростта на реакцията, ако при понижаване на температурата с 30 °C времето за реакция се увеличи 64 пъти? ( Отговор: 4).

№ 4.5 .Изчислете при каква температура реакцията ще завърши за 45 минути, ако при 20 ° C отнема 3 часа. Температурният коефициент на скоростта на реакцията е 3 ( Отговор: 32.6 за С).

№ 4.6. Как ще се промени скоростта на реакцията CO + Cl 2 = COCl 2, ако налягането се увеличи 3 пъти и температурата едновременно се увеличи с 30 ° C (γ = 2)?

(Отговор:ще се увеличи със 72 пъти).

№ 4.7 . Реакциите протичат според уравненията

C (c) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g) (1); 2CO (g) + O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g) (2)

Как ще се промени скоростта на (1) и (2) реакции, ако във всяка система: а) налягането се намали 3 пъти; б) увеличаване на обема на съда с 3 пъти; в) да увеличи концентрацията на кислород 3 пъти? ( Отговор:а) ще намалее в (1) с 3, в (2) с 27 пъти);

б) ще намалее в (1) с 3, в (2) с 27 пъти); в) ще се увеличи с (1) и (2) с 3 пъти).

№ 4.8 . Реакцията протича според уравнението H 2 + I 2 \u003d 2HI. Скоростната константа е 0,16. Началните концентрации на водород и йод са съответно 0,04 mol/l и 0,05 mol/l. Изчислете началната скорост на реакцията и нейната скорост, когато концентрацията на H 2 стане равна на 0,03 mol / l. ( Отговор: 3,2 . 10 -3 ; 1,9 . 10 -3).

№ 4.9 . Окислението на сярата и нейния диоксид протича съгласно уравненията:

S (k) + O 2 (g) \u003d SO 2 (g) (1); 2SO 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2SO 3 (g) (2)

Как ще се промени скоростта на (1) и (2) реакции, ако във всяка система: а) налягането се увеличи 4 пъти; б) намаляване на обема на съда 4 пъти; в) да увеличи концентрацията на кислород 4 пъти? ( Отговор:а) ще се увеличи с (1) с 4, с (2) с 64 (пъти);

б) ще се увеличи с (1) с 4, с (2) с 64 пъти); в) ще се увеличи с (1) и (2) с 4 пъти).

№ 4.10 . Константата на скоростта на реакцията 2A + B = D е 0,8. Начални концентрации: C A = 2,5 mol/l и C B = 1,5 mol/l. В резултат на реакцията концентрацията на вещество C B се оказа 0,6 mol / l. Изчислете колко е станало равно на C A и скоростта на реакцията. ( Отговор: 0,7 mol/l; 0,235).

№ 4.11. Реакцията протича съгласно уравнението 4HCl + O 2 = 2H 2 O + 2Cl 2

Известно време след началото на реакцията концентрациите на веществата, участващи в нея, станаха (mol / l): \u003d 0,85; = 0,44; = 0,30. Изчислете началните концентрации на HCl и O 2 . ( Отговор:= 1,45; = 0,59 mol/l).

№ 4.12 . Начални концентрации на вещества в реакцията CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2

бяха равни (mol/l): CCO = 0.5; = 0,6; = 0,4; = 0,2. Изчислете концентрациите на всички вещества, участващи в реакцията, след като 60% H 2 O е реагирало. ( Отговор: CCO = 0,14; = 0,24; = 0,76; = 0,56 mol/l).

№ 4.13 . Как ще се промени скоростта на реакцията 2CO + O 2 \u003d CO 2, ако:

а) увеличете обема на реакционния съд 3 пъти; б) увеличете концентрацията на CO 3 пъти; в) повишаване на температурата с 40 o C (γ = 2)? ( Отговор:а) ще намалее 27 пъти; б) ще се увеличи 9 пъти; в) ще се увеличи 16 пъти).

№ 4.14 . При 10°C реакцията завършва за 20 минути. Колко дълго ще продължи реакцията, когато температурата се повиши до 40 ° C, ако температурният коефициент е 3? ( Отговор: 44,4 s).

№ 4.15 . Колко пъти трябва да се увеличи

а) концентрацията на CO в системата 2CO \u003d CO 2 + C, така че скоростта на реакцията се увеличава 4 пъти?

б) концентрацията на водород в системата N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3, така че скоростта на реакцията се увеличава 100 пъти?

в) налягане в системата 2NO + O 2 = 2NO 2, така че скоростта на образуване на NO 2 се увеличава с 10 3 пъти? ( Отговор: 2 пъти; 4,64 пъти; 10 пъти).

№ 4.16 . Скоростта на реакцията A + 2B \u003d AB 2 при C A = 0,15 mol / l и

C B \u003d 0,4 mol / l е равно на 2,4 ∙ 10 -3. Определете константата на скоростта и скоростта на реакцията, когато концентрацията на В стане 0,2 mol/L. ( Отговор: 0,1; 2 ∙ 10 -4).

№ 4.17 . Как ще се промени скоростта на реакцията 2A + B = A 2 B, ако концентрацията на вещество A се увеличи 3 пъти, концентрацията на вещество B се намали 2 пъти и температурата се увеличи с 40 ° C (γ \u003d 2 )? ( Отговор:ще се увеличи със 72 пъти).

№ 4.18. Реакцията протича съгласно уравнението 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O.

Известно време след началото на реакцията концентрациите на веществата, участващи в нея, станаха (mol / l): \u003d 0,009; = 0,02; = 0,003. Изчислете: = 0,7 mol/l).