Predmet. Brzina kemijskih reakcija
1. U posudi je pomiješan plin A s količinom tvari 4,5 mola i plin B s količinom tvari 3 mol. Plinovi A i B reagiraju u skladu s jednadžbom A + B \u003d C. Nakon nekog vremena u sustavu je nastao plin C s tvari od 2 mola. Koje su količine neizreagiranih plinova A i B ostale u sustavu?
Iz jednadžbe reakcije slijedi:
Dn(A) = Dn(B) = Dn(C) = 2 mola,
gdje je Dn promjena količine tvari tijekom reakcije.
Dakle, u posudi ostaje:
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 \u003d 1 mol.
2. Reakcija se odvija prema jednadžbi: 2A + B ⇄ C i ima drugi red za tvar A i prvi za tvar B. U početnom trenutku, brzina reakcije je 15 mol/l×s. Izračunajte konstantu brzine i brzinu izravne reakcije u trenutku kada reagira 50% tvari B, ako su početne koncentracije jednake: S(A) = 10 mol/l; C(B) = 5 mol/l. Kako će se promijeniti brzina kemijske reakcije?
S(B), koji je ušao u reakciju, jednak je:
C(B) \u003d 0,5 5 \u003d 2,5 mol / l.
Prema tome, C(A), koji je ušao u reakciju, jednak je:
2 mol/l A - 1 mol/l B
C(A) - 2,5 mol/l B
C(A) i C(B) nakon reakcije:
C(A) \u003d 10 - 5 \u003d 5 mol / l,
C(B) \u003d 5 - 2,5 \u003d 2,5 mol / l.
Brzina izravne reakcije bit će:
Brzina kemijske reakcije promijenit će se:
tj. smanjit će se za 8 puta.
3. Reakcija između tvari A i B izražava se jednadžbom: A + 2B \u003d C i ima prvi red za tvar A, a drugi za tvar B. Početne koncentracije tvari su: C (A) \u003d 2 mol / l; C(B) = 4 mol/l; konstanta brzine je 1,0. Pronađite početnu brzinu reakcije i brzinu nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,3 mol/l.
Prema zakonu masovne akcije:
Ako se koncentracija tvari A smanji za 0,3 mol/l, tada će se koncentracija tvari B smanjiti za 0,3 × 2 = 0,6 mol/l. Nakon reakcije koncentracije su:
4. Brzine izravnih i obrnutih reakcija plinske faze koje se odvijaju u zatvorenoj posudi izražene su jednadžbama:
Prema zakonu djelovanja mase, brzine izravne i obrnute reakcije u početnim uvjetima su:
Povećanje tlaka za faktor 3 za plinovite sustave dovodi do smanjenja volumena mješavine plinova za faktor 3, koncentracije sva tri plina će se povećati za isti iznos, a brzine obje reakcije će postati odnosno jednako:
Omjeri brzine reakcije su:
Tako će se brzina reakcije naprijed povećati za 27 puta, obrnuto - za 9.
5. Reakcija na temperaturi od 50 0 C teče 2 minute i 15 sekundi. Koliko će vremena trebati da ova reakcija završi na temperaturi od 70 0 C, ako je temperaturni koeficijent brzine g 3 u ovom temperaturnom području?
S porastom temperature od 50 do 70 0 C, brzina reakcije raste u skladu s van't Hoffovim pravilom:
gdje = 70 0 C, \u003d 50 0 C, a i - brzine reakcije pri zadanim temperaturama.
dobivamo:
oni. brzina reakcije se povećava za 9 puta.
Prema definiciji, vrijeme reakcije je obrnuto proporcionalno brzini reakcije, dakle:
gdje je i vrijeme reakcije na temperaturama i .
Odavde dobijamo:
S obzirom da je = 135 s (2 min 15 s), određujemo vrijeme reakcije na temperaturi :
6. Koliko će se puta povećati brzina kemijske reakcije s porastom temperature od = 10 0 C do = 80 0 S , ako je temperaturni koeficijent brzine g jednak 2?
Iz van't Hoffovog pravila:
Brzina reakcije će se povećati 128 puta.
7. Proučavanjem kinetike izlučivanja lijeka iz tijela bolesnika utvrđeno je da je u 3 sata u tijelu bolesnika ostalo 50% početne količine lijeka. Odrediti poluvijek i konstantu brzine reakcije eliminacije lijeka iz ljudskog tijela, ako je poznato da se radi o reakciji prvog reda.
Budući da je za određeno vremensko razdoblje 50% lijeka uklonjeno iz tijela, tada je t 1/2 = 3 sata. Konstantu brzine reakcije izračunavamo iz jednadžbe:
8. U laboratorijskim ispitivanjima vodenih otopina lijeka utvrđeno je da se zbog hidrolize koncentracija lijeka dnevno smanjila sa 0,05 mol/l na 0,03 mol/l. Izračunajte poluživot reakcije hidrolize lijeka.
Budući da se reakcije hidrolize obično odvijaju uz značajan višak vode, njegova koncentracija može biti konstantna. Posljedično, tijekom reakcije se mijenja samo koncentracija lijeka, a reakcija hidrolize se može smatrati reakcijom prvog reda.
Vrijednost konstante brzine reakcije nalazimo iz jednadžbe:
9. Poluvrijeme eliminacije lijeka iz tijela bolesnika (reakcija prvog reda) je 5 sati. Odredite vrijeme tijekom kojeg će se 75% lijeka ukloniti iz tijela.
Uz uklanjanje 75% lijeka iz tijela, omjer C / C 0 bit će 0,25. U ovom slučaju, prikladno je koristiti formulu:
,
10. Konstanta brzine reakcije hidrolize saharoze je 2,31×10 - 3 h - 1 . Izračunati:
1) poluživot reakcije;
2) vrijeme tijekom kojeg 20% saharoze prolazi kroz hidrolizu;
3) koji će dio glukoze biti podvrgnut hidrolizi nakon 5 dana.
1. Vrijeme poluraspada je:
2. Nakon što je 20% saharoze podvrgnuto hidrolizi, omjer C/C 0 bit će 0,8. Stoga:
3. Nakon 5 dana (120 sati), omjer C / C 0 bit će:
Posljedično, 24% glukoze je podvrgnuto hidrolizi.
11. Tijekom neke reakcije prvog reda, 60% početne količine tvari se pretvori u 30 minuta. Odredite koji će dio tvari ostati nakon 1 sata.
1. Nakon 30 minuta, količina preostale tvari bit će:
C 1 \u003d C 0 - 0,6 C 0 \u003d 0,4 × C 0.
tj. omjer C0/C1 je 2,5.
2. Pronađite konstantu brzine reakcije:
3. Količina tvari C 2 koja preostaje nakon 1 sata određena je formulom:
Tako će nakon 1 sata ostati 16% izvorne tvari.
Pitanja za samokontrolu
1. Što se naziva brzinom kemijske reakcije?
2. Što se naziva pravom brzinom homogene reakcije?
3. Kolika je dimenzija brzine homogene reakcije?
4. Što se naziva brzinom heterogene reakcije?
5. Koja je dimenzija brzine heterogene reakcije?
6. Navedite čimbenike koji utječu na brzinu reakcije.
7. Formulirajte zakon djelovanja mase.
8. Koje je fizičko značenje konstante brzine reakcije? O čemu ovisi konstanta brzine reakcije, a o čemu ne?
9. Što se zove red reakcija? Navedite primjere jednadžbi reakcija nultog, prvog, drugog i trećeg reda.
10. Ovisi li dimenzija konstante brzine reakcije o redu reakcije?
11. Što se zove molekularnost reakcije?
13. Definirajte jednostavne i složene reakcije. Navedite klasifikaciju složenih reakcija.
14. Formulirajte van't Hoffovo pravilo. Dajte matematički izraz za van't Hoffovo pravilo.
15. Kako brzina reakcije ovisi o energiji aktivacije? Napišite Arrheniusovu jednadžbu.
16. Što je aktivirani kompleks? Zašto se reakcije odvijaju kroz faze stvaranja aktiviranih kompleksa?
17. Što se zove katalizator? Homogena i heterogena kataliza. Zašto se reakcije odvijaju brže u prisutnosti katalizatora?
18. Što je enzimska kataliza? Napišite Michaelis-Mentenovu jednadžbu.
Varijante zadataka za samostalno rješavanje
Opcija broj 1
1. Reakcija između tvari A i B izražena je jednadžbom 2A + B \u003d C i ima drugi red za tvar A i prvi za tvar B. Početne koncentracije tvari su: C 0 (A) \u003d 0,4 mol / l; C 0 (B) \u003d 0,8 mol / l; k = 0,6. Pronađite početnu brzinu reakcije i brzinu nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,2 mol/l.
2. Za koliko stupnjeva treba povisiti temperaturu da se brzina reakcije poveća za 64 puta? Temperaturni koeficijent brzine reakcije g je 2.
a) kada se tlak u sustavu udvostruči?
b) s povećanjem volumena plinova za 2 puta?
Opcija broj 2
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + B = C i ima prvi red u tvari A i u tvari B. Koncentracija A je povećana sa 2 na 8 mol/l, a koncentracija B sa 3 na 9 mol/l. Za koliko se povećala brzina reakcije naprijed?
2. Na 150 0 C reakcija završava za 10 minuta. Uzimajući temperaturni koeficijent g jednak 2, izračunajte koliko minuta bi reakcija završila na 170 0 C.
3. Brzina reakcije izražena je jednadžbom: 
Koliko će se puta promijeniti brzina reakcije kada se koncentracija polaznih tvari poveća za 3 puta?
Opcija broj 3
1. Reakcija je izražena jednadžbom: A + B \u003d C i ima prvi red u tvari A iu tvari B. Pri početnim koncentracijama C 0 (A) = 3 mol / l i C 0 (B) \ u003d 5 mol/l, brzina izravne reakcije jednaka 0,3 mol/l×s. Odredite konstantu brzine i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija A smanji za 2 mol/l.
2. Koliko će se puta povećati brzina kemijske reakcije s porastom temperature od 10 do 70 0 C, ako je temperaturni koeficijent brzine g 2?
3. Brzina reakcije A (tv) + 2B (plin) = C (tv) izražena je jednadžbom: 
Kako će se promijeniti brzina reakcije ako se koncentracija B udvostruči?
Opcija broj 4
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: 2A + B = 2C i ima drugi red za tvar A i prvi za tvar B. Izračunajte brzinu izravne reakcije u trenutku kada reagira 40% tvari B ako je početna koncentracije su: C0 (A) = 8 mol/l; C0 (B) = 4 mol/l; k = 0,4.
2. Neka reakcija na 100 0 C završava za 5 minuta. Koliko će vremena trebati da završi na 80 0 C ako je temperaturni koeficijent brzine g 3?
3. Brzina reakcije 3A + B = C izražena je jednadžbom: 
Koliko će se puta promijeniti brzina izravne reakcije?
a) kada se koncentracija tvari A udvostruči?
b) uz istovremeno smanjenje koncentracije polaznih tvari za 2 puta?
Opcija broj 5
1. Brzina određene reakcije s porastom temperature od 40 do 70 0 C povećala se za 8 puta. Odredite vrijednost g.
2. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + 3B \u003d 2C i ima prvi red za tvar A, a drugi za tvar B. Početne koncentracije tvari su: C 0 (A) \u003d 2 mol / l; C0 (B) = 6 mol/l; k = 1. Izračunajte početnu brzinu proslijeđene reakcije i brzinu u trenutku kada se koncentracija tvari A smanjila za 1 mol/l. Kako će se promijeniti brzina kemijske reakcije?
3. Kako će se promijeniti brzine izravnih i obrnutih reakcija koje se događaju u plinskoj fazi i poštujući jednadžbe:
Opcija broj 6
1. U zatvorenoj posudi nalazi se mješavina plinova, koja se sastoji od 1 mol A i 3 mola B, koja reagira prema jednadžbi: A + 3B = 2C. Brzina izravne reakcije opisana je jednadžbom 
Koliko će se puta smanjiti brzina izravne reakcije nakon što reagira 0,5 mol A?
2. Za koliko stupnjeva treba povećati temperaturu da se brzina reakcije poveća za 9 puta ako je temperaturni koeficijent brzine g 3?
3. Kako će se promijeniti brzina izravne reakcije u plinskoj fazi: 2A = B, čiji je red procijenjen na 0,5, uz izotermno smanjenje tlaka u sustavu za 3 puta?
Opcija broj 7
1. Reakcija između tvari A i B odvija se prema jednadžbi: A + 2B \u003d C i ima prvi red u tvari A i u tvari B. Početne koncentracije tvari koje reagiraju bile su: C 0 (A) \u003d 1,5 mol / l; C0 (B) = 3 mol/l; k = 0,4. Izračunajte brzinu kemijske reakcije u početnom trenutku i nakon nekog vremena, kada je reagiralo 75% A.
2. Koliki je temperaturni koeficijent brzine g ako se s porastom temperature za 30 0 C brzina reakcije poveća 27 puta?
3. Kako će se promijeniti brzine izravnih i obrnutih reakcija koje se događaju u plinskoj fazi i poštujući jednadžbe:
s izotermnim porastom tlaka za 2 puta?
Opcija broj 8
1. U otopini od 1 litre koja sadrži 1 mol tvari A i 2 mola tvari B, reakcija se odvija: A + 3B \u003d 2C + D. Izravna reakcija ima prvi red za tvar A, a drugi za tvar B. Koliko će puta brzina reakcije izravnog smanjenja nakon 0,65 mola tvari A?
2. Kad temperatura poraste od -5 do +5 0 C, brzina bakterijske hidrolize (enzimski proces) raste 4 puta. Odrediti vrijednost temperaturnog koeficijenta brzine reakcije g.
3. Koliko puta treba povećati koncentraciju tvari A u sustavu 2A (plin) \u003d B (plin) + C (krutina) tako da se brzina izravne reakcije, koja je reakcija drugog reda, poveća za 4 puta?
Opcija broj 9
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: 2A + B = 2C i ima drugi red za tvar A i prvi za tvar B. Brzina izravne reakcije je 8 mol/l×s. Izračunajte konstantu brzine i brzinu izravne reakcije u trenutku kada reagira 30% tvari B ako su početne koncentracije: C 0 (A) = 2 mol/l; C 0 (B) \u003d 1 mol / l. Kako će se promijeniti brzina kemijske reakcije?
2. Povećanjem temperature od 10 do 50 0 C brzina reakcije se povećala 16 puta. Odredite temperaturni koeficijent brzine g.
3. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + B = C + D + E i ima prvi red za tvar A i nulu za tvar B. Kako će se promijeniti brzina izravne reakcije nakon razrjeđivanja reakcijske smjese za 3 puta ?
Opcija broj 10
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + 2B \u003d AB 2 i ima prvi red u tvari A, a drugi u tvari B. Konstanta brzine reakcije je 0,01. Izračunajte brzinu reakcije pri početnim koncentracijama: C 0 (A) = 0,8 mol/l; C 0 (B) \u003d 0,8 mol / l i brzina reakcije u trenutku stvaranja 0,2 mol / l tvari AB 2.
2. Koliko će se puta povećati brzina kemijske reakcije s porastom temperature od 30 do 60 0 C, ako je temperaturni koeficijent brzine g 3?
3. Poluvrijeme eliminacije lijeka iz tijela bolesnika (reakcija prvog reda) je 6 sati. Odredite vrijeme za koje će se sadržaj lijeka u ljudskom tijelu smanjiti za 8 puta.
Opcija broj 11
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + B \u003d 2C i ima prvi red u tvari A iu tvari B. Početne koncentracije tvari su: C 0 (A) = 0,3 mol / l; C 0 (B) \u003d 0,5 mol / l; k = 0,1. Pronađite početnu brzinu reakcije i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija A smanji za 0,1 mol/l.
2. Na 100 0 C neka reakcija završava za 16 minuta. Uzevši temperaturni koeficijent brzine g jednak 2, izračunajte za koliko minuta bi ista reakcija završila na 140 0 C?
3. Poluvrijeme eliminacije lijeka iz tijela bolesnika (reakcija prvog reda) je 2 sata. Odredite vrijeme tijekom kojeg će se 99% lijeka ukloniti iz tijela.
Opcija broj 12
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + 2B \u003d C i ima prvi red za tvar A, a drugi za tvar B. Početne koncentracije tvari su: C 0 (A) \u003d 0,9 mol / l; C 0 (B) \u003d 1,5 mol / l; k = 0,6. Nađite početnu brzinu reakcije i brzinu nakon nekog vremena, kada se potroši 50% tvari A.
2. Koliki je temperaturni koeficijent brzine kemijske reakcije g , ako s porastom temperature za 30 0 C brzina poraste 27 puta?
3. Poluživot neke reakcije prvog reda je 30 minuta. Izračunajte koji će dio izvornog iznosa ostati nakon 1 sata.
Opcija broj 13
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: 2A + B = 2C i ima drugi red za tvar A i prvi za tvar B. Konstanta brzine reakcije je 5 × 10 - 2. Izračunajte brzinu reakcije pri početnim koncentracijama C 0 (A) = 0,4 mol/l; C 0 (B) \u003d 0,9 mol / l i brzina reakcije do trenutka kada se formira 0,1 mol tvari C.
2. Pri temperaturi od 10 0 C reakcija teče 80 minuta. Na kojoj temperaturi će se reakcija završiti za 20 minuta ako je temperaturni koeficijent brzine g 2?
3. Tijekom laboratorijskih studija utvrđeno je da se tijekom dana koncentracija lijeka u tijelu bolesnika smanjila s 0,1 mol/l na 0,02 mol/l. Izračunajte poluživot lijeka, uz pretpostavku da je ova reakcija prvog reda.
Opcija broj 14
1. U zatvorenoj posudi zapremine 1 l nalazi se mješavina plinova, koju čine 1 mol plina A i 3 mola plina B, koji reagira prema jednadžbi: A + 3B = 2C. Izravna reakcija ima prvi red u tvari A, a drugi u tvari B. Kako će se promijeniti brzina izravne reakcije nakon što reagira 0,5 mol plina A?
2. Povećanjem temperature sustava s 10 na 50 0 C brzina kemijske reakcije se povećala za 16 puta. Odredite temperaturni koeficijent brzine reakcije g .
3. Tijekom nesreće u nuklearnoj elektrani u Černobilu (1986.) ispušten je radionuklid Cs-137 čiji je poluživot 30 godina. Izračunajte koji je dio radionuklida koji je ušao u tijelo ostao u ovom trenutku.
Opcija broj 15
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: A + B \u003d C ima prvi red u tvari A iu tvari B. Pri početnim koncentracijama tvari C 0 (A) \u003d 0,6 mol / l; C 0 (B) = 0,8 mol/l, brzina reakcije je 0,03 mol/l×s. Odredite konstantu brzine i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanji za 0,3 mol/l.
2. Brzina reakcije pri 0 0 C je 1 mol/l×s. Izračunajte brzinu te reakcije pri 30 0 C ako je temperaturni koeficijent brzine reakcije 3.
3. Konstanta brzine hidrolize pesticida pri 25 0 C je 0,32 s - 1 . Početna koncentracija pesticida u uzorku bila je 2,5 mol/l. Izračunajte vrijeme potrebno da koncentracija pesticida padne na 0,01 mol/l.
Opcija broj 16
1. Reakcija raspadanja se odvija prema jednadžbi: 2A \u003d 2B + C i ima drugi red u tvari A. Konstanta brzine ove reakcije pri 200 0 C je 0,05. Početna koncentracija S(A) = 2 mol/l. Odredite brzinu reakcije na naznačenoj temperaturi u početnom trenutku iu trenutku kada se 80% tvari A razgradi.
2. Kako će se promijeniti brzina izravne reakcije: 2A (tv) + 3B (plin) \u003d 2C (tv), koji ima nulti red za tvar A i treći za tvar B, ako je tlak u sustavu povećan za 3 puta?
3. Tijekom neke reakcije prvog reda, 20% početne količine tvari se transformira u 45 minuta. Odredite koji će dio tvari ostati nakon 1,5 sata.
Opcija broj 17
1. Interakcija plinova odvija se prema jednadžbi: A + 2B \u003d 2C i ima prvi red prema tvari A, a drugi prema tvari B. Početne koncentracije plinova su: C 0 (A) \ u003d 2 mol / l; C0 (B) = 4 mol/l; k = 0,02. Izračunajte brzinu izravne reakcije u početnom trenutku i nakon nekog vremena, kada je reagiralo 50% tvari A.
2. Pri 20 0 C reakcija se odvija za 2 minute. Koliko će trajati ista reakcija na 0 0 C ako je g = 2?
3. Mravlja kiselina se razlaže na ugljični monoksid (IV) i vodik na površini zlata. Konstanta brzine te reakcije pri 140 0 C je 5,5×10 - 4 min -1 , a pri 185 0 C iznosi 9,2 × 10 - 3 min -1 . Odredite energiju aktivacije ove reakcije.
Opcija broj 18
1. Reakcija se odvija prema jednadžbi: 2A + B = 2C i ima prvi red u tvari A iu tvari B. Brzina reakcije je 0,5 mol/l×s. Početne koncentracije tvari su jednake: S(A) = 6 mol/l; C(B) = 3 mol/l. Odredite konstantu brzine te reakcije i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari B smanji za 1 mol/l.
2. Pri 20 0 C reakcija se odvija za 2 minute. Koliko će trajati ista reakcija na 50 0 C ako je g = 2?
3. Konstanta brzine reakcije inverzije šećera od šećerne trske pri 25 0 C je 9,67×10 - 3 min - 1 , a pri 40 0 C je 73,4 × 10 - 3 min -1 . Odredite energiju aktivacije ove reakcije u navedenom temperaturnom rasponu.
Primjer 1. Reakcija između tvari A i B odvija se prema jednadžbi 2A + B = C, koncentracije tvari (mol / l) su [A] = 6, [B] = 5. Konstanta brzine reakcije je 0,5 l 2 × mol -2 × s -jedan . Izračunajte brzinu kemijske reakcije u početnom trenutku i u trenutku kada u reakcijskoj smjesi ostane 45% tvari B.
Odluka. Prema zakonu djelovanja mase, brzina kemijske reakcije izravno je proporcionalna umnošku koncentracija reaktanata u snagama jednakim stehiometrijskim koeficijentima u jednadžbi reakcije. Dakle, za reakciju 2A + B C
V = k C A 2 C B.
Brzina kemijske reakcije u početnom trenutku je:
V 1 = 0,5 6 2 5 \u003d 90 mol s -1 l -1.
Ako se promijeni koncentracija barem jedne od reagirajućih tvari, promijenit će se i koncentracija svih ostalih tvari:
Nakon nekog vremena u reakcijskoj smjesi ostaje 45% tvari B, t.j. [B] \u003d 5 0,45 \u003d 2,25 mol / l. To znači da se koncentracija tvari B smanjila za 5,0 - 2,25 = 2,75 mol/l. Budući da tvari A i B međusobno djeluju u omjeru 2:1, koncentracija tvari A smanjila se za 5,5 mol (2,752) i postala jednaka 0,5 mol/l (6,0 - 5,5). Stoga,
V 2\u003d 0,5 ∙ (0,5) 2 2,25 \u003d 0,28 mol s -1 l -1.
Primjer 2. Odredite kako će se promijeniti brzina reakcije naprijed
2CO (g) + O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g), ako se ukupni tlak u sustavu poveća za 4 puta.
Odluka. Povećanje tlaka u sustavu za 4 puta će uzrokovati smanjenje volumena sustava za 4 puta, a koncentracije reaktanata će se povećati za 4 puta. Prema zakonu djelovanja mase početna brzina reakcije je
Nakon povećanja pritiska
Stoga se nakon povećanja tlaka za 4 puta brzina reakcije povećala za 64 puta.
Bilješka. Zakon djelovanja masa u svom klasičnom obliku (izražen u koncentracijama) vrijedi za neelektrolite i razrijeđene otopine slabih elektrolita (tj. za plinove i otopine). Čvrste tvari nisu uključene u izraz za brzinu reakcije, jer im je koncept koncentracije neprihvatljiv; brzina reakcija u čvrstoj fazi ovisi o površini krute tvari, tj. njegov stupanj profinjenosti.
Dakle, za reakciju C (t) + CO 2 (g) \u003d 2CO (g), brzina izravne obrnute reakcije.
Promjena tlaka pomiče ravnotežu ako broj molova početne i rezultirajuće plinovite tvari nije isti. Za reakciju 2CO + O 2 \u003d 2CO 2, brzina reakcije naprijed, obrnuto.
Primjer 3. U sustavu A (g) + 2B (g) \u003d C (g), ravnotežne koncentracije su: [A] = 0,06 mol / l; [B] = 0,12 mol/l; [C] = 0,216 mol/l. Odrediti konstantu ravnoteže reakcije i početne koncentracije tvari A i B.
Odluka. Prema zakonu djelovanja mase, konstanta ravnoteže ove reakcije izražena je jednadžbom
Zamjenom podataka zadatka u njega dobivamo:
Prema jednadžbi reakcije, iz 1 mol A i 2 mola B nastaje 1 mol C. Budući da je prema uvjetu zadatka u svakoj litri sustava nastalo 0,216 mola tvari C, 0,216 mol A i 0,216 2 = 0,432 mol B. Dakle, željene početne koncentracije su jednake:
[A] \u003d 0,06 + 0,116 \u003d 0,276 mol / l;
[B] \u003d 0,12 + 0,432 \u003d 0,552 mol / l.
Primjer 4 Reakcija se odvija prema jednadžbi A + B = 2C. Odredite ravnotežne koncentracije reaktanata ako su početne koncentracije tvari A i B 0,5 odnosno 0,7 mol/l, te konstantu ravnoteže reakcije Do p = 50.
Odluka. Do trenutka ravnoteže koncentracije početnih materijala A i B će se smanjiti, a koncentracija reakcijskog produkta C povećati. Za svaki mol tvari A i B nastaju 2 mola tvari C; dakle, ako se smanjenje koncentracije tvari A i B označi sa x mol, tada će povećanje koncentracije tvari C biti jednako 2 x mol.
Ravnotežne koncentracije reaktanata bit će:
[A] = (0,5 - x) mol/l; [V] = (0,7 - x) mol/l; [C] = 2 x mol/l.
46x 2 - 60x + 17,5=0.
Rješavajući jednadžbu, dobivamo: x 1 = 0,86; x 2= 0,44. Prema stanju problema, vrijednost x 2 . Dakle, ravnotežne koncentracije reaktanata su: [A] = 0,5 – 0,44 = 0,06 mol/l; [B] = 0,7 - 0,44 = = 0,26 mol/l; [C] \u003d 0,44 2 \u003d 0,88 mol / l.
Primjer 5. Izračunajte koliko će se puta brzina kemijske reakcije povećati s porastom temperature za 40 °C ako je temperaturni koeficijent te reakcije 3.
Odluka. Ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi izražava se van't Hoffovim pravilom.
U ovom primjeru temperatura je porasla za 40°C,
Posljedično, brzina reakcije se povećala za 3 4 = 81 puta.
Pitanja za samostalno učenje
1. Formulirajte zakon masovnog djelovanja, Van't Hoffov zakon, Le Chatelierov princip.
2. Navedite čimbenike koji utječu na brzinu reakcije.
3. Što se zove konstanta ravnoteže, o čemu ovisi i što karakterizira?
4. Reakcija se odvija prema jednadžbi 4HCI (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + 2CI 2 (g). Kako će se promijeniti brzina reakcije ako se tlak u sustavu poveća za 3 puta?
5. Koliko puta treba povećati koncentraciju vodika da se brzina reakcije N 2 (g) + 3H 2 (g) ® 2NH 3 (g) poveća 1000 puta? Kako treba promijeniti tlak da se postigne isto ubrzanje reakcije?
6. U kojem se smjeru pomiče ravnoteža: a) s porastom temperature; b) s povećanjem pritiska:
2H 2 (g) + O 2 (g) ⇆2H 2 O (para) + 249,9 kJ
2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇆2SO 3 (g) + 198,4 kJ
7. Ravnoteža sustava 2NO (g) + O 2 (g) ® 2NO 2 (g) uspostavljena je pri sljedećim koncentracijama tvari: = 0,08 mol/l; = 0,03 mol/l; = 0,01 mol/l. Izračunajte konstantu ravnoteže i početne koncentracije NO i O 2 ako je početna koncentracija NO 2 nula.
1. Kako će se promijeniti brzina izravne reakcije A (g) + 2B (g) → AB 2 ako se tlak u sustavu poveća za 4 puta?
a) brzina će se smanjiti za 10 puta;
b) brzina se neće promijeniti;
c) brzina će se povećati za 16 puta;
d) brzina će se povećati za 64 puta.
2. Temperaturni koeficijent brzine neke reakcije je 2,0. Kako će se promijeniti brzina ove reakcije ako se spusti za 40 stupnjeva?
a) povećat će se za 8 puta;
b) smanjiti za 8;
c) smanjit će se za 16 puta;
d) povećat će se za 16 puta.
3. U homogenom sustavu A + B = 2C, ravnotežne koncentracije reakcijskih plinova (mol/l): [A] = 0,06; [V] = 0,2; [C] = 0,8. Izračunajte konstantu ravnoteže sustava.
4. Za reakciju NO (g) + O 2 (g) \u003d NO 2 (g) na 25 ° C Kr= 0,1. Koliki je ∆G reakcije?
a) 23,5 kJ/mol;
b) -5,7 J/mol;
c) -44,8 kJ/mol;
d) 22,44 kJ/mol.
5. U kojem smjeru će se ravnoteža pomaknuti kako temperatura u reakciji pada:
C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) \u003d 2CO2 (g) + 2H2O (g) (∆H o = -1323 kJ ) ?
a) pomaknuti se udesno
b) pomak ulijevo;
c) ravnoteža se neće promijeniti.
nepovratne reakcije
1. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2A + B ® A 2 B ako se koncentracija tvari A poveća za 2 puta, a koncentracija tvari B smanji za 2 puta?
2. Koliko puta treba povećati koncentraciju tvari B 2 u sustavu 2A 2 (g) + B 2 (g) ® 2A 2 B (g), tako da kada se koncentracija tvari A smanji za 4 puta, brzina izravne reakcije se ne mijenja?
3. U sustavu CO + C1 2 ® COS1 2 koncentracija CO je povećana s 0,03 na 0,12 mol/l, a koncentracija C1 2 - s 0,02 na 0,06 mol/l. Za koliko se povećala brzina reakcije naprijed?
4. Kako će se promijeniti brzina izravne reakcije N 2 (g) + 3H (g) ® 2 NH 3 ako se a) tlak u sustavu poveća za 3 puta; b) smanjiti volumen za 2 puta; c) povećati koncentraciju N 2 za 4 puta?
5. Koliko puta treba povećati tlak da se brzina stvaranja NO 2 reakcijom 2NO + O 2 ® 2 NO 2 poveća 1000 puta?
6. Reakcija između ugljičnog monoksida (II) i klora odvija se prema jednadžbi CO + C1 2 ® COC1 2. Kako će se promijeniti brzina reakcije s povećanjem a) koncentracije CO za 2 puta; b) koncentracija C1 2 u 2 puta; c) koncentracija obiju tvari je 2 puta?
7. Reakcija se odvija u plinovitoj fazi. U reakciji sudjeluju dvije tvari A i B. Poznato je da se povećanjem koncentracije komponente A za 2 puta brzina povećava za 2 puta, a s povećanjem koncentracije komponente B za 2 puta, stopa povećana za 4 puta. Napišite jednadžbu za reakciju koja je u tijeku. Kako će se promijeniti brzina reakcije kada se ukupni tlak poveća za 3 puta?
8. Proučava se reakcijska brzina međudjelovanja tvari A, B i D. Pri konstantnim koncentracijama B i D povećanje koncentracije tvari A za 4 puta dovodi do povećanja brzine za 16 puta. Ako se koncentracija tvari B poveća za 2 puta pri konstantnim koncentracijama tvari A i D, tada se brzina povećava samo 2 puta. Pri konstantnim koncentracijama A i B, udvostručenje koncentracije tvari D dovodi do 4-strukog povećanja brzine. Napišite jednadžbu za reakciju.
9. Odredite brzinu kemijske reakcije A(g) + B(g) ® AB(g), ako je konstanta brzine reakcije 2 × 10 -1 l × mol -1 × s, a koncentracije tvari A i B su 0,025 odnosno 0,01 mol/l. Izračunajte brzinu reakcije kada se tlak poveća za 3 puta.
10. Nađite vrijednost konstante brzine reakcije A + 2B ® AB 2, ako je pri koncentracijama tvari A i B jednakim 0,1 odnosno 0,05 mol / l, brzina reakcije 7 × 10 -5 mol / (l × s) .
11. U posudi obujma 2 l pomiješan je plin A s količinom tvari od 4,5 mola i plin B s količinom tvari 3 mol. Plinovi reagiraju u skladu s jednadžbom A + B = C. Nakon 20 sekundi u sustavu je nastao plin C s tvari od 2 mola. Odredite prosječnu brzinu reakcije. Koje količine tvari A i B nisu reagirale?
12. Reakcija između tvari A i B izražava se jednadžbom A + B ® C. Početne koncentracije su [A] O = 0,03 mol / l, [B] O = 0,05 mol / l. Konstanta brzine reakcije je 0,4. Odrediti početnu brzinu reakcije i brzinu reakcije nakon nekog vremena, kada koncentracija nastale tvari C postane jednaka 0,01 mol/l.
13. Reakcija između plinovitih tvari A i B izražava se jednadžbom A + B ® C. Početne koncentracije tvari su [A] 0 = 0,03 mol / l, [B] 0 = 0,03 mol / l. Konstanta brzine reakcije je 0,1. Nakon nekog vremena koncentracija tvari A smanjila se za 0,015 mol/l. Koliko puta se ukupni tlak mora povećati da bi brzina kemijske reakcije postala jednaka početnoj?
14. Za koliko stupnjeva treba povećati temperaturu da bi se brzina reakcije povećala za 27 puta? Temperaturni koeficijent brzine reakcije je 3.
15. Na 20°C, reakcija se odvija za 2 minute. Koliko će trajati ova reakcija a) na 50 o C, b) na 0 o C? Temperaturni koeficijent brzine reakcije je 2.
16. Pri temperaturi od 30 o C reakcija teče 25 minuta, a pri 50 o C 4 minute. Izračunajte temperaturni koeficijent brzine reakcije.
17. Brzina reakcije pri 0 o C je 1 mol / l × s. Izračunajte brzinu ove reakcije na 30°C ako je temperaturni koeficijent brzine 3.
18. S porastom temperature za 50 °C, brzina reakcije se povećala za 32 puta. Izračunajte temperaturni koeficijent brzine kemijske reakcije.
19. Dvije reakcije se odvijaju na 25 o C istom brzinom. Temperaturni koeficijent brzine prve reakcije je 2,0, a druge - 2,5. Nađite omjer brzina ovih reakcija na 95 o C.
20. Kolika je energija aktivacije reakcije ako se porastom temperature s 290 na 300 K brzina reakcije udvostruči?
21. Koliko će se puta povećati brzina reakcije koja se odvija na 298 K ako je, kao rezultat korištenja katalizatora, bilo moguće smanjiti energiju aktivacije za 4 kJ/mol?
22. Kolika je vrijednost aktivacijske energije reakcije čija je brzina na 300 K 10 puta veća nego na 280 K.
23. Energija aktivacije reakcije O 3 (g) + NO (g) ® O 2 (g) + NO 2 (g) je 40 kJ / mol. Koliko će se puta promijeniti brzina reakcije s porastom temperature od 27 do 37 °C?
24. Jedan katalizator smanjuje energiju aktivacije na 300 K za 20 kJ/mol, a drugi za 40 kJ/mol. Koji je katalizator učinkovitiji? Obrazložite svoj odgovor izračunavanjem omjera brzina reakcije pri korištenju jednog ili drugog katalizatora.
25. Na 150°C neka reakcija je gotova za 16 minuta. Uzimajući temperaturni koeficijent brzine reakcije jednak 2,5, izračunajte koliko dugo će ova reakcija završiti ako se provede a) na 200 o C, b) na 80 o C.
26. Kada temperatura poraste za 10 °C, brzina kemijske reakcije se povećava za 2 puta. Na 20 o S jednak je 0,04 mol/(l×s). Kolika će biti brzina te reakcije pri a) 40 o C, b) 0 o C?
27. Pri 20 °C brzina kemijske reakcije je 0,04 mol / (l × s). Izračunajte brzinu ove reakcije pri 70°C ako je poznato da je energija aktivacije 70 kJ/mol.
28. Izračunajte temperaturni koeficijent reakcije g, ako je konstanta brzine te reakcije pri 120 °C 5,88 × 10 -4, a na 170 °C - 6,7 × 10 -2.
29. Koliko će se puta promijeniti brzina kemijske reakcije s porastom temperature od 300 K do 400 K ako je temperaturni koeficijent g = 2? Kolika je energija aktivacije za ovu reakciju?
30. Koliko će se puta povećati brzina kemijske reakcije A + 2B ® C s povećanjem tlaka u sustavu za 4 puta i istovremenim porastom temperature za 40 °C. Reagirajuće tvari su plinovi. Temperaturni koeficijent reakcije je 2.
31. Koliko će se puta smanjiti brzina kemijske reakcije 2A(g) + B(g) ® 2C(g) kada se tlak svih tvari u sustavu smanji 3 puta, a temperatura sustava istovremeno snizi za 30 o C? Temperaturni koeficijent brzine reakcije g je 2.
32. Reakcija između plinovitih tvari A i B izražava se jednadžbom A + B ® C. Početne koncentracije tvari su [A] 0 = 0,05 mol / l i [B] 0 = 0,05 mol / l. Nakon nekog vremena koncentracija tvari se smanjila za polovicu. Odredite kako je potrebno promijeniti temperaturu tako da brzina reakcije postane jednaka početnoj brzini, ako je a) temperaturni koeficijent reakcije 2, b) energija aktivacije je 70 kJ, temperatura reakcije je 27 °C?
33. Poznato je da kada temperatura poraste s 290 na 300 K, brzina kemijske reakcije se udvostručuje. Izračunajte energiju aktivacije. Kako će se promijeniti brzina te reakcije pri 310 K ako se u sustav uvede katalizator koji snižava energiju aktivacije te reakcije za 10 kJ/mol?
Kemijska ravnoteža
1. Na određenoj temperaturi uspostavljena je ravnoteža u sustavu 2NO 2 «2NO+O 2 pri koncentracijama =0,4 mol/l, =0,2 mol/l, =0,1 mol/l. Nađite konstantu ravnoteže i početnu koncentraciju NO 2 ako je početna koncentracija kisika nula. Koji će uvjeti pogodovati pomaku ravnoteže prema stvaranju NO ako je izravna reakcija endotermna?
2. Konstanta ravnoteže sustava A + B "C + D jednaka je jedan. Koliki će postotak tvari A doživjeti transformaciju ako se pomiješaju 3 mola tvari A i 5 molova tvari B? Koji će uvjeti doprinijeti pomaku ravnoteže prema nastanku B, ako je izravna reakcija egzotermna?
3. Za sustav
CO (G) + H 2 O (G) "CO 2 (G) + H 2 (G)
0 = 0 =0,03 mol/l, 0 = 0 =0. Izračunajte konstantu ravnoteže ako je ravnotežna koncentracija ugljičnog dioksida 0,01 mol/l. Koji će uvjeti doprinijeti pomaku ravnoteže prema stvaranju CO ako je izravna reakcija endotermna?
4. Za sustav
2NO (G) + Cl 2 (G) "2NOCl (G)
0=0,5 mol/l, 0=0,2 mol/l, 0=0 mol/l. Nađite konstantu ravnoteže ako je do trenutka kada je nastupila reagiralo 20% dušikovog oksida. Koji će uvjeti pogodovati pomaku ravnoteže prema stvaranju NOCl ako je izravna reakcija egzotermna?
H 2 (G) + I 2 (G) "2HI (G) ,
ako se 1 mol joda i 2 mola vodika stave u posudu zapremnine 10 litara (K C \u003d 50). Koji će uvjeti doprinijeti pomaku ravnoteže prema stvaranju joda, ako je izravna reakcija egzotermna?
6. Za sustav CO (G) + H 2 O (G) "CO 2 (G) + H 2 (G), 0 \u003d 0 \u003d 1 mol / l, 0 \u003d 0 \u003d 0. Izračunajte sastav ravnotežne smjese (% vol.), ako je konstanta ravnoteže K C =1. Koji će uvjeti pogodovati pomaku ravnoteže prema stvaranju vodika ako je obrnuta reakcija egzotermna?
7. U zatvorenoj posudi odvija se reakcija AB (D) “A (G) + B (G). Konstanta ravnoteže K C =0,04. Nađite početnu koncentraciju AB ako je ravnotežna koncentracija AB 0,02 mol/l. Koji će uvjeti doprinijeti pomaku ravnoteže prema nastanku A, ako je obrnuta reakcija egzotermna?
8. U zatvorenoj posudi zapremine 10 l na temperaturi od 800˚S uspostavljena je ravnoteža CaCO 3 (T) “CaO (T) + CO 2 (G). Konstanta ravnoteže K P =300 kPa. Koja se masa CaCO 3 razgradila? Koji će uvjeti doprinijeti pomaku ravnoteže prema stvaranju ugljičnog dioksida ako je izravna reakcija endotermna?
9. U zatvorenoj posudi na određenoj temperaturi uspostavljena je ravnoteža Fe (T) + H 2 O (G) “FeO (T) + H 2 (G). Odredite udio izreagirane vode ako je K P = 1, a početni parcijalni tlak vodika je nula. Koji će uvjeti pogodovati pomaku ravnoteže prema stvaranju vodika ako je obrnuta reakcija egzotermna?
10. Odredite ravnotežnu koncentraciju vodika u sustavu 2HI (G) “H 2 (G) + I 2 (G) ako je početna koncentracija HI bila 0,05 mol / l, a konstanta ravnoteže K C = 0,02. Koji će uvjeti doprinijeti pomaku ravnoteže prema stvaranju HI ako je izravna reakcija endotermna?
Brzina kemijskih reakcija Grana kemije koja proučava brzinu i mehanizam kemijskih reakcija naziva se kemijska kinetika. Brzina kemijske reakcije je broj elementarnih radnji interakcije po jedinici vremena u jedinici reakcijskog prostora. Ova definicija vrijedi i za homogene i za heterogene procese. U prvom slučaju reakcijski prostor je volumen reakcijske posude, a u drugom slučaju površina na kojoj se reakcija odvija. Budući da se tijekom interakcije koncentracije reaktanata ili produkta reakcije mijenjaju u jedinici vremena. U tom slučaju nema potrebe pratiti promjenu koncentracije svih tvari koje sudjeluju u reakciji, jer njena stehiometrijska jednadžba utvrđuje omjer između koncentracija reagensa. Koncentracija reaktanata najčešće se izražava kao broj molova u 1 litri (mol/l). Brzina kemijske reakcije ovisi o prirodi reaktanata, koncentraciji, temperaturi, veličini dodirne površine tvari, prisutnosti katalizatora i dr. , i govore o monomolekularnoj reakciji; kada se u elementarnom činu sudare dvije različite molekule, ovisnost ima sljedeći oblik: u - k[A][B], a govori se o bimolekularnoj reakciji; kada se tri molekule sudare u elementarnom djelu, vrijedi ovisnost brzine o koncentraciji: v - k[A] [B] [C], a govori se o trimolekulskoj reakciji. U svim analiziranim ovisnostima: v je brzina reakcije; [A], [B], [C] - koncentracije reaktanata; k - koeficijent proporcionalnosti; naziva konstanta brzine reakcije. v = k kada su koncentracije reaktanata ili njihovog produkta jednake jedan. Konstanta brzine ovisi o prirodi reaktanata i o temperaturi. Ovisnost brzine jednostavnih reakcija (tj. reakcija koje se odvijaju kroz jedan elementarni čin) o koncentraciji opisana je zakonom djelovanja mase koji su ustanovili K. Guldberg i P. Waage 1867.: brzina kemijske reakcije izravno je proporcionalna umnožak koncentracije reagirajućih tvari podignutih na stepen njihovih stehiometrijskih koeficijenata. Na primjer, za reakciju 2NO + 02 = 2N02; v - k2 i povećat će se tri puta Pronađite: Rješenje: 1) Napišite jednadžbu reakcije: 2CO + 02 = 2CO2. Prema zakonu djelovanja mase, v - k[C0]2. 2) Označimo [CO] = a; = b, tada je: v = k a2 b. 3) S povećanjem koncentracije polaznih tvari za faktor 3, dobivamo: [CO] = 3a, a = 3b. 4) Izračunajte brzinu reakcije u1: - k9a23b - k27a% a ako je k27 D2b 27 v k a2b Odgovor: 27 puta. Primjer 3 Koliko će se puta povećati brzina kemijske reakcije s porastom temperature za 40 °C, ako je temperaturni koeficijent brzine reakcije 3? Zadano: Na \u003d 40 ° C Y - 3 Pronađite: 2 Rješenje: 1) Prema van't Hoffovom pravilu: h-U vt2 \u003d vh y 10, 40 i, - vt\u003e 3 10 - vt -81. 2 1 1 Odgovor: 81 puta. a Primjer 4 Reakcija između tvari A i B teče prema shemi 2A + B *» C. Koncentracija tvari A je 10 mol / l, a tvari B - b mol / l. Konstanta brzine reakcije je 0,8 l2 4 mol "2 sec"1. Izračunajte brzinu kemijske reakcije u početnom trenutku, kao i u trenutku kada u reakcijskoj smjesi ostane 60% tvari B. Zadano: k - 0,8 l2 mol "2 sec" 1 [A] = 10 mol / l [B] = 6 mol / l Pronađite: "početak! ^ Rješenje: 1) Pronađite brzinu reakcije u početnom trenutku: v - k [A] 2 [B], r> \u003d 0,8 102 b - 480 mol - l sek. "1. početak 2) Nakon nekog vremena u reakcijskoj smjesi će ostati 60% tvari B. Tada: Dakle, [B] se smanjio za: 6 - 3,6 = 2,4 mol / l. 3) Iz jednadžbe reakcije slijedi da tvari A i B međusobno djeluju u omjeru 2: 1, pa se [A] smanjio za 4,8 mol / l i postao jednak: [A] \u003d 10 - 4,8 \u003d 5,2 mol/l. 4) Računamo ako: d) \u003d 0,8 * 5,22 3,6 \u003d 77,9 mol l "1 * sec" 1. Odgovor: r>početak ~ 480 mol l sec "1, r / \u003d 77,9 mol l-1 sec" 1. Primjer 5 Reakcija na temperaturi od 30 °C teče 2 minute. Koliko će vremena trebati da se ova reakcija završi na temperaturi od 60 °C, ako je u danom temperaturnom rasponu temperaturni koeficijent brzine reakcije 2? Zadano: t1 = 30 ° C t2 = 60 ° C 7 = 2 t = 2 min = 120 sek Pronađite: h Rješenje: 1) U skladu s Van't Hoffovim pravilom: vt - \u001d y u . vt - \u003d 23 \u003d 8. Vt 2) Brzina reakcije je obrnuto proporcionalna vremenu reakcije, dakle: Odgovor: t=15sec. Pitanja i zadaci za samostalno rješenje 1. Definirajte brzinu reakcije. Navedite primjere reakcija koje se odvijaju različitom brzinom. 2. Izraz za pravu brzinu kemijske reakcije koja se odvija pri konstantnom volumenu sustava zapisuje se kako slijedi: dC v = ±--. d t Navedite u kojim slučajevima su potrebni pozitivni, a u kojim negativni predznaci na desnoj strani izraza. 3. Koji čimbenici određuju brzinu kemijske reakcije? 4. Što se naziva aktivacijska energija? Koji čimbenik utječe na brzinu kemijske reakcije? 5. Što objašnjava snažno povećanje brzine reakcije s povećanjem temperature? 6. Definirajte osnovni zakon kemijske kinetike – zakon djelovanja mase. Tko ga je i kada formulirao? 7. Što se naziva konstantom brzine kemijske reakcije i o kojim čimbenicima ovisi? 8. Što je katalizator i kako utječe na brzinu kemijske reakcije? 9. Navedite primjere procesa koji koriste inhibitore. 10. Što su promotori i gdje se koriste? 11. Koje se tvari nazivaju "katalitički otrovi"? Navedite primjere takvih tvari. 12. Što je homogena, a što heterogena kataliza? Navedite primjere procesa koji koriste svoje katalitičke procese. 13. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2CO + 02 = 2CO2 ako se volumen plinske smjese smanji za 2 puta? 14. Koliko će se puta povećati brzina kemijske reakcije s porastom temperature od 10 °C na 40 °C, ako je poznato da će se s porastom temperature za 10 °C brzina reakcije povećati za 2 puta ? 15. Brzina reakcije A + B \u003d C s porastom temperature za svakih 10 ° C povećava se tri puta. Za koliko će se puta povećati brzina reakcije kada temperatura poraste za 50 °C? 16. Koliko će se puta povećati brzina reakcije međudjelovanja vodika i broma ako se koncentracije polaznih tvari povećaju za 4 puta? 17. Koliko puta će se brzina reakcije povećati s porastom temperature za 40 ° C (y = 2)? 18. Kako će se promijeniti brzina reakcije 2NO + 02 ^ 2N02 ako se tlak u sustavu udvostruči? 19. Koliko puta treba povećati koncentraciju vodika u sustavu N2 + 3H2^ 2NH3 da bi se brzina reakcije povećala 125 puta? 20. Reakcija između dušikovog oksida (II) i klora odvija se prema jednadžbi 2NO + C12 2NOC1; kako će se mijenjati brzina reakcije s povećanjem: a) koncentracije dušikovog oksida dvaput; b) koncentracija klora udvostručena; c) koncentracija obiju tvari udvostručena? . 21. Na 150°C neka reakcija je gotova za 16 minuta. Uz pretpostavku da je temperaturni koeficijent 2,5, izračunajte koliko će vremena trebati da ista reakcija završi na 80°C. 22. Za koliko stupnjeva treba povećati temperaturu da se brzina reakcije poveća za 32 puta. Temperaturni koeficijent brzine reakcije je 2. 23. Na 30 °C reakcija teče 3 minute. Koliko će trajati ista reakcija na 50 °C ako je temperaturni koeficijent brzine reakcije 3. 24. Pri temperaturi od 40 °C reakcija traje 36 minuta, a pri 60 °C - 4 minute. Izračunajte temperaturni koeficijent brzine reakcije. 25. Brzina reakcije na 10 °C je 2 mol/l. Izračunajte brzinu te reakcije na 50°C ako je temperaturni koeficijent brzine reakcije 2.
Primjer 4.1. Kako će se promijeniti brzina reakcije svake reakcije?
2NO (g) + Cl2 (g) = 2NOCI (g) (1); CaO (c) + CO 2 (g) \u003d CaCO 3 (c) (2),
ako se tlak u svakom sustavu poveća za 3 puta?
Odluka. Reakcija (1) je homogena i, prema zakonu djelovanja mase, početna brzina reakcije je v = k∙ ∙ ; reakcija (2) je heterogena, a njezina brzina izražena je jednadžbom v = k∙ . Koncentracija tvari u čvrstoj fazi (CaO u ovoj reakciji) ne mijenja se tijekom reakcije, stoga nije uključena u jednadžbu zakona djelovanja mase.
Povećanje tlaka u svakom od sustava za 3 puta će dovesti do smanjenja volumena sustava za 3 puta i povećanja koncentracije svake od plinovitih tvari koje reagiraju za 3 puta. Pri novim koncentracijama brzina reakcije: v" = k∙(3) 2 ∙3 = 27 k∙ ∙ (1) i v" = k 3 (2). Uspoređujući izraze za brzine v i v", nalazimo da se brzina reakcije (1) povećava 27 puta, a reakcije (2) 3 puta.
Primjer 4.2. Reakcija između tvari A i B izražava se jednadžbom 2A + B \u003d D. Početne koncentracije su: C A = 5 mol / l, C B = 3,5 mol / l. Konstanta brzine je 0,4. Izračunajte brzinu reakcije u početnom trenutku i u trenutku kada u reakcijskoj smjesi ostane 60% tvari A.
Odluka. Prema zakonu djelovanja masa v = . U početnom trenutku, brzina v 1 = 0,4 × 5 2 × 3,5 = 35. Nakon nekog vremena, 60% tvari A ostat će u reakcijskoj smjesi, tj. koncentracija tvari A postat će 5 × 0,6 \ u003d 3 mol/l. To znači da se koncentracija A smanjila za 5 - 3 = 2 mol / l. Budući da A i B međusobno djeluju u omjeru 2:1, koncentracija tvari B se smanjila za 1 mol i postala jednaka 3,5 - 1 = 2,5 mol / l. Dakle, v 2 = 0,4 × 3 2 × 2,5 = 9.
Primjer 4.3. Neko vrijeme nakon početka reakcije
2NO + O 2 \u003d 2NO 2 koncentracije tvari bile su (mol / l): \u003d 0,06;
0,12; = 0,216. Pronađite početne koncentracije NO i O 2 .
Odluka. Početne koncentracije NO i O 2 nalaze se na temelju reakcijske jednadžbe prema kojoj se 2 mola NO troši na stvaranje 2 mola 2NO 2. Prema uvjetu zadatka nastalo je 0,216 mol NO 2, za što je utrošeno 0,216 mol NO. Dakle, početna koncentracija NO jednaka je:
0,06 + 0,216 = 0,276 mol/L.
Prema jednadžbi reakcije za stvaranje 2 mol NO 2 potreban je 1 mol O 2, a za dobivanje 0,216 mol NO 2 potrebno je 0,216 / 2 = 0,108 mol / O 2. Početna koncentracija O 2 je: \u003d 0,12 + 0,108 \u003d 0,228 mol / l.
Dakle, početne koncentracije su bile:
0,276 mol/l; = 0,228 mol/l.
Primjer 4.4. Na 323 K neka reakcija se završi za 30 s. Odredite kako će se promijeniti brzina i vrijeme reakcije na 283 K ako je temperaturni koeficijent brzine reakcije 2.
Odluka. Prema van't Hoffovom pravilu, nalazimo koliko će se puta brzina reakcije promijeniti:
2 –4 = .
Brzina reakcije se smanjuje za 16 puta. Brzina reakcije i njezino vrijeme su obrnuto povezani. Posljedično, vrijeme ove reakcije će se povećati za 16 puta i iznosit će 30 × 16 = 480 s = 8 min.
Zadaci
№ 4.1 . Reakcija se odvija prema jednadžbi 3N 2 + CO = CH 4 + H 2 O
Početne koncentracije reaktanata bile su (mol/l): = 0,8; CCO = 0,6. Kako će se promijeniti brzina reakcije ako se koncentracija vodika poveća na 1,2 mol/l, a koncentracija ugljikovog monoksida na 0,9 mol/l?
(Odgovor:će se povećati 5 puta).
№ 4.2 . Reakcija razgradnje N 2 O odvija se prema jednadžbi 2N 2 O \u003d 2N 2 + O 2. Konstanta brzine reakcije je 5·10 -4 . Početna koncentracija
0,32 mol/l. Odredite brzinu reakcije u početnom trenutku i u trenutku kada se 50% N 2 O razgradi. ( Odgovor: 5,12 . 10 -5 ; 1,28 . 10 -5).
№ 4.3 . Reakcija između tvari A i B izražava se jednadžbom
A + 2B = D. Početne koncentracije: C A = 0,3 mol / l i C B = 0,4 mol / l. Konstanta brzine je 0,8. Izračunajte početnu brzinu reakcije i odredite kako se brzina reakcije promijenila nakon nekog vremena, kada se koncentracija tvari A smanjila za 0,1 mol.
(Odgovor: 3,84 . 10 -2; smanjen za 6 puta).
№ 4.4 .Koji je temperaturni koeficijent brzine reakcije ako se pri padu temperature za 30 °C vrijeme reakcije poveća za 64 puta? ( Odgovor: 4).
№ 4.5 .Izračunajte na kojoj temperaturi će reakcija završiti za 45 minuta, ako na 20 °C traje 3 sata.Temperaturni koeficijent brzine reakcije je 3 ( Odgovor: 32,6 o C).
№ 4.6. Kako će se promijeniti brzina reakcije CO + Cl 2 = COCl 2 ako se tlak poveća za 3 puta, a temperatura se istovremeno poveća za 30 °C (γ = 2)?
(Odgovor: povećat će se za 72 puta).
№ 4.7 . Reakcije se odvijaju prema jednadžbama
C (c) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g) (1); 2CO (g) + O 2 (g) \u003d 2CO2 (g) (2)
Kako će se promijeniti brzina (1) i (2) reakcija ako se u svakom sustavu: a) tlak smanji za 3 puta; b) povećati volumen posude za 3 puta; c) povećati koncentraciju kisika za 3 puta? ( Odgovor: a) smanjit će se u (1) za 3, u (2) za 27 puta);
b) smanjit će se u (1) za 3, u (2) za 27 puta); c) povećat će se za (1) i (2) za 3 puta).
№ 4.8 . Reakcija se odvija prema jednadžbi H 2 + I 2 \u003d 2HI. Konstanta stope je 0,16. Početne koncentracije vodika i joda su 0,04 mol/l, odnosno 0,05 mol/l. Izračunajte početnu brzinu reakcije i njezinu brzinu kada koncentracija H 2 postane jednaka 0,03 mol/l. ( Odgovor: 3,2 . 10 -3 ; 1,9 . 10 -3).
№ 4.9 . Oksidacija sumpora i njegovog dioksida odvija se prema jednadžbama:
S (k) + O 2 (g) \u003d SO 2 (g) (1); 2SO 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2SO 3 (g) (2)
Kako će se promijeniti brzina (1) i (2) reakcija ako se u svakom sustavu: a) tlak poveća za 4 puta; b) smanjiti volumen posude za 4 puta; c) povećati koncentraciju kisika za 4 puta? ( Odgovor: a) povećat će se za (1) za 4, za (2) za 64 (puta);
b) povećat će se za (1) za 4, za (2) za 64 puta); c) povećat će se za (1) i (2) za 4 puta).
№ 4.10 . Konstanta brzine reakcije 2A + B = D je 0,8. Početne koncentracije: C A = 2,5 mol/l i C B = 1,5 mol/l. Kao rezultat reakcije, ispostavilo se da je koncentracija tvari C B 0,6 mol / l. Izračunajte koliko je postalo jednako C A i brzinu reakcije. ( Odgovor: 0,7 mol/l; 0,235).
№ 4.11. Reakcija se odvija prema jednadžbi 4HCl + O 2 = 2H 2 O + 2Cl 2
Neko vrijeme nakon početka reakcije, koncentracije tvari uključenih u nju postale su (mol / l): \u003d 0,85; = 0,44; = 0,30. Izračunajte početne koncentracije HCl i O 2 . ( Odgovor:= 1,45; = 0,59 mol/l).
№ 4.12 . Početne koncentracije tvari u reakciji CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2
bili su jednaki (mol/l): CCO = 0,5; = 0,6; = 0,4; = 0,2. Izračunajte koncentracije svih tvari uključenih u reakciju nakon što je reagiralo 60% H2O. ( Odgovor: CCO = 0,14; = 0,24; = 0,76; = 0,56 mol/l).
№ 4.13 . Kako će se promijeniti brzina reakcije 2CO + O 2 \u003d CO 2 ako:
a) povećati volumen reakcijske posude 3 puta; b) povećati koncentraciju CO za 3 puta; c) povećati temperaturu za 40 o C (γ = 2)? ( Odgovor: a) smanjit će se za 27 puta; b) povećat će se za 9 puta; c) povećat će se za 16 puta).
№ 4.14 . Na 10°C reakcija je gotova za 20 minuta. Koliko će trajati reakcija kada temperatura poraste na 40 °C, ako je temperaturni koeficijent 3? ( Odgovor: 44,4 s).
№ 4.15 . Koliko puta treba povećati
a) koncentracija CO u sustavu 2CO \u003d CO 2 + C tako da se brzina reakcije povećava za 4 puta?
b) koncentracija vodika u sustavu N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 tako da se brzina reakcije povećava 100 puta?
c) tlak u sustavu 2NO + O 2 = 2NO 2 tako da se brzina stvaranja NO 2 poveća za 10 3 puta? ( Odgovor: 2 puta; 4,64 puta; 10 puta).
№ 4.16 . Brzina reakcije A + 2B \u003d AB 2 na C A \u003d 0,15 mol / l i
C B \u003d 0,4 mol / l jednako je 2,4 ∙ 10 -3. Odredite konstantu brzine i brzinu reakcije kada koncentracija B postane 0,2 mol/L. ( Odgovor: 0,1; 2 ∙ 10 -4).
№ 4.17 . Kako će se promijeniti brzina reakcije 2A + B \u003d A 2 B ako se koncentracija tvari A poveća za 3 puta, koncentracija tvari B se smanji 2 puta, a temperatura se poveća za 40 ° C (γ \u003d 2)? ( Odgovor: povećat će se za 72 puta).
№ 4.18. Reakcija se odvija prema jednadžbi 2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O.
Neko vrijeme nakon početka reakcije, koncentracije tvari uključenih u nju postale su (mol / l): \u003d 0,009; = 0,02; = 0,003. Izračunajte: = 0,7 mol/l).
Učitavam...