Начальная скорость гомогенной химической реакции c2cl4 cl2 c2cl6 описывается уравнением

Видео:Скорость химической реакции. Гомо- и гетерогенные реакции. Механизм реакции.Скачать

Константа равновесия химической реакции

Задание 128.
В гомогенной системе СО + Сl₂ ↔ СОСl₂ равновесные концентрации реагирующих веществ (моль/л): [СО] = 0,2; [Сl₂] = 0,3; [СОСl₂] = 1,2. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации Сl₂ и СО. Ответ:
К _р = 20; [С1₂]_исх = 1,5 молы/л; [СO]_исх = 1.4 молы/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:

Подставляя в него данные задачи, получим:

К_р = 1,2/(0,2 . 0,3) = 20.

Для нахождения исходных концентраций веществ СО и Cl₂ учтём, что, согласно уравнению реакции, из 1 моль Со и 1 моль Cl₂ образуется 1 моль COCl₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 1,2 моль COCl₂, то при этом было израсходовано 1,2 моль СО и 1,2 моль Cl₂. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

Ответ: К = 20; [С1₂]_исх = 1,5 молы/л; [СO]_исх = 1.4 молы/л.

Задание 129.
В гомогенной системе А + 2В = С равновесные концентрации реагирующих газов (молы/л): [А] = 0,06; [В] = 0,12; [С] = = 0,216. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К = 250; [А] = 0,276 моль/л; [В] = 0,552 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:

Подставляя в него данные задачи, получим:

К_р = 0,216/[0,06 . (0,12)2] = 250.

Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтём, что, согласно уравнению реакции, из 1 моль А и 2 моль В образуется 1 моль C. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,216 моль C, то при этом было израсходовано 0,216 моль А и 0,432 моль В.
Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

[А]_исх = 0,06 + 0,216 = 0,276 молы/л;
[В]_исх = 0,12 + 0,432 = 0,552 молы/л.

Ответ: К_р = 250; [А] = 0,276 моль/л; [В] = 0,552 моль/л.

Задание 130.
В гомогенной газовой системе А + В С ↔ С + D равновесие установилось при концентрациях (моль/л): [В] = 0,05 и [С] 0,02. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В. Ответ: [А] = 0,22 моль/л; [В] = =0,07 молы/л.

Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Обозначим исходную концентрацию вещества А через х. По уравнению реакции в результате взаимодействия веществ А и В образуются одинаковые количества вещества С и D, т. е. равновесные концентрации продуктов будут равны: [С] = [D] = 0,02 моль/л. Подставляем равновесные концентрации веществ в выражение константы равновесия:

Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,02 моль веществ C и D, то при этом было израсходовано 0,02 моль А и 0,02 моль В. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

[А]_исх = 0,2 + 0,02 = 0,22 молы/л;
[В]_исх = 0,05 + 0,02 = 0,07 молы/л.

Ответ: [А] = 0,22 моль/л; [В] = =0,07 молы/л.

Видео:Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

Скорость реакции

Задание 131.
Константа скорости реакции разложения N₂O, протекающей по уравнению 2N 2 O = 2N 2 + О 2, равна 5 . 10 -4 . Начальная концентрация N₂О равна 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и её скорость, когда разложится 50% N₂O. Ответ: 1,8 . 10-2; 4,5 . 10 -3 .
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Обозначим начальную концентрацию исходного вещества: [N₂O] = a. Согласно закону действующих масс, скорость прямой реакции до изменения концентрации N₂O равна:

V_пр = ka2 = 5 . 10 -4 . (6) 2 = 1,8 . 10 -2 .

После разложения 50% N₂O, концентрация его будет равна 3 моль/л (50 . 6/100 = 3). При новой концентрации N₂O скорость прямой реакции ( пр) равна:

Ответ: 1,8 . 10 -2 ; 4,5 . 10 -3 .

Задание 132.
Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы
СО₂ + С ↔ 2СО. Как изменится скорость прямой реакции образования СО, если концентрацию СО₂ уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия системы:

При гетерогенной реакции учитываются только концентрации газообразных веществ. Обозначим концентрацию исходного вещества: [CO₂] = a. Согласно закону действующих масс, скорость прямой реакции до изменения концентрации равна: Vпр = ka. После уменьшения концентрации СО₂ в 4 раза её значение можно записать так: [CO₂] = 1/4a. При новой концентрации СО₂ скорость прямой реакции пр будет равна:

Следовательно, при уменьшении концентрации СО₂ в 4 раза скорость прямой реакции уменьшится в 4 раза.Так как в данной системе происходит увеличение объёма (из 1 моль газообразного исходного вещества образуется
2 моль газообразного продукта реакции), то для смещения равновесия в данной системе в сторону прямой реакции – образовании СО надо уменьшить давление в системе.

Задание 133.
Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы

С + Н₂О (г) ↔ СО + Н₂. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции — образования водяных паров?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы. В выражении для гетерогенной системы концентрации твёрдых веществ не указываются. Выражение константы равновесия для данной реакции:

а) Смещение равновесия в сторону образования водяных паров можно достигнуть увеличением концентрации СО или Н₂, так и уменьшением концентрации паров воды, так как, согласно принципу Ле Шателье, равновесие в системе сместится в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие.

б) Так как в данной системе из углерода и водяных паров образуются углекислый газ и водород, т. е. в данной системе увеличивается объём (из 1 моль газа образуется 2 моль газов), то для смещения равновесия в сторону образования паров воды надо увеличить давление.

Видео:Химическая кинетика. Скорость химической реакции | ХимияСкачать

Равновесие гомогенной системы

Задание 134.
Равновесие гомогенной системы
4НСI (г) + О 2 ↔ 2Н₂О (г) + 2Сl₂ (г)
установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (молы/л): [Н₂O]_P = 0,14; [С1₂]_P = 0,14; [НС1]_P = 0,20; [O₂]_р = О,32. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: [НС1]_исх = 0,48 моль/л; [О₂]_исх = 0,39 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Для нахождения исходных концентраций хлороводорода и кислорода учтём, что согласно уравнению реакции из 4 моль HCl 1 моль О₂ образуется 2 моль Н₂О и 2 моль Cl₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,14 моль Н₂О и 0,14 моль Cl₂, то при этом было израсходовано 0,14 . 4/2 = 0,28 моль HCl и ,
14 . 1/2 = 0,07 моль Cl₂. Таким образом, искомые концентрации HCl и Cl₂ равны:

Ответ: [НС1]_исх = 0,48 моль/л; [О₂]_исх = 0,39 моль/л.

Видео:Решение задач по теме Скорость химической реакцииСкачать

Химическая кинетика и равновесие (стр. 4 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5

Ответ: скорость реакции увеличится в 16 раз.

Задача 2 . Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе: 2SO2(г) + O2(г) ↔2SO3(г), если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?

Обозначим концентрации реагирующих веществ: [SO2] = а, [O2] = b, [SO3] = c. Согласно закону действия масс, скорости и прямой и обратной реакций до изменения объема

υпр = k·а2·b ; υобр = k1·с2

После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: [SO2] = 3a, [O2] = 3b, [SO3] = 3c. При новых концентрациях скорости υ’ прямой и обратной реакций: υ’пр = k·(3a)2·(3b) = 27·k·a2·b; υ’обр= k1·(3с)2 = 9·k1·с2. Отсюда

Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной – только в девять раз. Равновесие системы сместилось в сторону образования SO3.

Задача 3. В реакции С(т)+2 H 2 (г) ↔ CH 4 (г) концентрацию водорода уменьшили в 3 раза. Как изменится скорость реакции?

Согласно закону действующих масс, начальная скорость реакции равна υн= k ∙ [ H 2 ]2. После уменьшения концентрации водорода в 3 раза скорость станет равна υк= k ∙ (1/3)2[ H 2 ]2 =1/9 k [ H 2 ]2. После изменения концентрации водорода скорость изменится следующим образом: υк/υн=1/9 k [ H 2 ]2/ k [ H 2 ]2=1/9.

Ответ: скорость реакции уменьшится в 9 раз.

Задача 4 . Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры с 10 до 30 oС (γ = 3)?

При увеличении температуры с 10 до 30 oС скорость реакции в соответствии с правилом Вант-Гоффа возрастает:

υ 2 /υ1=γ( t 2- t 1)/10 , где t 2 =30 o C , t 1 =10 o C , а υ2 и υ1 – скорости реакции при данных температурах. Получаем υ 2 / υ 1 =3(30–10)/10=32=9, т. е. скорость реакции увеличится в 9 раз.

Задача 5 . Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70 0С, если температурный коэффициент реакции равен 2.

Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

;

Следовательно, скорость реакции при температуре 70 0С больше скорости реакции при температуре 30 0С в 16 раз.

Задача 6 . Равновесие реакции 2 H 2 (г)+ O 2 (г) ↔ 2 H 2 O (г) ; ∆ H

1) при уменьшении давления; 2) при увеличении давления?

Все вещества в системе – газы. В соответствии с принципом Ле Шателье , повышение давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, приводящей к меньшему количеству молей газов, т. е. в сторону образования Н2О. Следовательно, повышение давления в системе смещает равновесие реакции вправо.

Ответ: при увеличении давления.

Задача 7. В какую сторону сместится равновесие реакции 2 SO 2 (г)+ O 2 (г)↔ 2 SO 3 (г); ∆ H

Поскольку ∆ H экзотермической . Обратная реакция будет эндотермической . Повышение температуры всегда благоприятствует протеканию реакции с поглощением теплоты, т. е. равновесие сместится в сторону исходных веществ.

Задача 8. Определите константу равновесия реакции NOCl 2 (г)+ NO (г) ↔ 2NOCl(г), если при некоторой температуре равновесные концентрации веществ составляют [NOCl2]=0,05; [NO]=0,55; [NOCl]=0,08 моль/л.

Константа равновесия обратимой химической реакции равна отношению произведения равновесных концентраций продуктов к произведению равновесных концентраций исходных веществ. Значение каждой из концентраций должно быть возведено в степень, равную стехиометрическому коэффициенту перед соответствующим веществом в уравнении реакции. Поэтому

.

Задача 9 . Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению:

РСl5(г) ↔ РСl3(г)+Сl2(г); ∆Н = + 92,59 кДж.

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции – разложения РСl5?

Смещением, или сдвигом химического равновесия, называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяется по принципу Ле Шателье: а) так как реакция разложения PCl5 эндотермическая (∆Н > 0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение PCl5 ведет к увеличению объема газообразных веществ (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) смещение равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации PCl5, так и уменьшением концентрации PCl3 или Cl2.

Задача 10. Один моль аммиака поместили в сосуд объемом 20 л и нагрели до 600 0C. Давление в сосуде оказалось равным 435 кПа. Рассчитайте степень разложения аммиака.

Видео:Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Решение

Количество (моль) газов после реакции:

PV/RT = 435∙20/(8,31∙873) = 1,20 моль

Если разложилось х моль аммиака, то схема разложения:

Осталось NH3 (1-х); получилось N2 (х/2) + H2 (3х/2)

Из уравнения: 1,20 моль = (1-x) + x/2 + 3x/2 = 1+x

получим x = 0,2 моль.

Ответ: Степень разложения аммиака 20 %.

Видео:Скорость химической реакцииСкачать

Задача 11. Смешали по три моля веществ А, В, С. После установления равновесия А + В = 2С в системе обнаружили 5 моль вещества С. Рассчитайте константу равновесия. Определите равновесный состав смеси (в мольных %), полученной смешением веществ А, В, С в мольном соотношении 3:2:1 при той же температуре.

Видео:Скорость химических реакций. Гомогенные и гетерогенные реакции. Химия 8 классСкачать

Решение

Видео:Как выучить Химию с нуля за 10 минут? Принцип Ле-ШательеСкачать

Первый случай:

Соотношение количества веществ (моль) соответствует соотношению их коэффициентов в уравнении. Если С стало на 2 моль больше (5 из 3), то количество А и В уменьшились на 1 моль каждое. В результате при установлении равновесия стало 5 моль С, по 2 моль А и В.

К = [С] 2 / ([А][В]) = 25/2∙2 = 6,25

Мольное соотношение то же, примем за х число молей прореагировавших А и В (они одинаковы):

Ответ: Мольные доли веществ в равновесной смеси:

(А) = (3-1,115)/6 = 0,314 ;

(В) = (2-1,115)/6 = 0,148 ;

Задача 12. Константа равновесия реакции N2 + 3H2 ↔ 2NH3 равна 0,1 (при 400 o С). Равновесные концентрации [Н2] = 0,2 моль/л и [NН3] = 0,08 моль/л. Вычислить начальную и равновесную концентрации азота.

Записываем выражение для константы равновесия К:

K = ([ NH 3 ]2/ ([ N 2 ]∙[ H 2 ]3)

Подставляем в выражение для К данные задачи:

0,1 = (0,082/ ([ N 2 ]∙0,23)

Отсюда рассчитываем равновесную концентрацию

Далее находим начальную концентрацию азота, учитывая, что из одного моль азота согласно уравнению реакции образуется 2 моль аммиака, т. е. для получения 0,08 моль аммиака требуется 0,04 моль азота. Таким образом, начальная концентрация азота

[ N 2 ] = 8 + 0,04 =8,04 моль/л.

Ответ: Равновесная концентрация азота 8 моль/л, начальная – 8,04 моль/л.

Задача 13. Некоторая реакция при 0 o С протекает практически до конца за 4,5 часа ( ∼ 16384 с = 214 с). При какой температуре реакция пройдет практически до конца в 1 с (температурный коэффициент скорости равен 2).

Подставляем данные задачи в формулу (1.5):

,

находим t2/10 = 14. Отсюда: t2 = 140 o С.

Ответ: t2 = 140 o С.

Задача 14 . Во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей при 300 К, если энергию активации уменьшить на 7 кДж/моль.

Воспользуемся уравнением (1.6). Запишем его для двух скоростей реакций при двух разных энергиях активации, отличающихся на 7 кДж, и поделим одно на другое:

Ответ: В 16,6 раза.

Задача 15. При 37 o С реакция заканчивается за 150 с, а при 47 o C – за 75 с. Вычислить энергию активации.

Найдем энергию активации по формуле (1.7).

= 57,1 кДж / моль.

Ответ: 57,1 кДж / моль.

5 ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

б) 2SO2(г) + О2 = 2SO3(г).

Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза?

2. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы: N2+3H2↔2NH3. Как изменится скорость прямой реакции – образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

3. Реакция идет по уравнению N2 + O2 = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были: = 0,049 моль/л; =0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NO] = 0,005 моль/л.

Ответ: [N2] = 0,0465 моль/л; [O2]= 0,0075 моль/л.

4. Реакция идет по уравнению N2+3H2=2NH3. Концентрации участвующих в ней веществ были: = 0,80 моль/л; = 1,5 моль/л; = 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N2] = 0,5 моль/л.

Ответ: [NH3] = 0,70 моль/л; [H2] = 0,60 моль/л.

5. Реакция идет по уравнению H2 + I2 = 2HI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: =0,04 моль/л; =0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [H2] = 0,03 моль/л.

Ответ: 3,2 · 10-4; 1,92 · 10-4.

6. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до 80 оС. Температурный коэффициент скорости реакции 3.

7. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60 оС, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

8. Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 300 o С, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

9. В гомогенной системе СО + Cl2 ↔ COCl2 равновесные концентрации реагирующих веществ: [CO] = 0,2 моль/л; [Cl2] = 0,3 моль/л; [COCl2] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации хлора и СО.

Ответ: К = 20; = 1,5 моль/л; = 1,4 моль/л.

10. В гомогенной системе А + 2В С равновесные концентрации реагирующих газов: [A] = 0,06 моль/л; [B] = 0,12 моль/л; [C] = 0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В.

Ответ: К = 250; = 0,276 моль/л; = 0,552 моль/л.

11. В гомогенной газовой системе А + B↔C + D равновесие установилось при концентрациях: [B] = 0,05 моль/л и [C] = 0,02 моль/л. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В.

Ответ: = 0,22 моль/л; =0,07 моль/л.

12. Константа скорости реакции разложения N2O, протекающей по уравнению 2N2O = 2N2 + O2, равна 5 · 10-4. Начальная концентрация N2O = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда разложится 50% N2O.

Ответ: 1,8 ·10-2; 4,5 · 10-3.

13. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы СО2 + С ↔ 2СО. Как изменится скорость прямой реакции – образования СО, если концентрацию СО2 уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?

14. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С + Н2О(г) ↔ СО + Н2. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?

15. Равновесие гомогенной системы: 4НСl(г) + О2 ↔ 2Н2О(г) + 2Cl2(г) установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [H2O] = 0,14 моль/л; [Cl2] = 0,14 моль/л; [HCl] = 0,20 моль/л; [O2] = 0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода.

Ответ: [HCl]исх = 0,48 моль/л; [O2]исх = 0,39 моль/л.

16. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы: CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г)+H2(г), если равновесные концентрации реагирующих веществ: [CO] = 0,004 моль/л; [H2O] = 0,064 моль/л; [CO2] = =0,016 моль/л; [H2] = 0,016 моль/л. Чему равны исходные концентрации воды и СО? Ответ: К = 1; = 0,08 моль/л; =0,02 моль/л.

17. Константа равновесия гомогенной системы СО(г) + Н2О(г) ↔ СО2 + Н2(г) при некоторой температуре равна 1. Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: С CO = 0,10 моль/л; = 0,40 моль/л.

Ответ: [CO2] = [H2] = 0,08 моль/л; [CO] = 0,02 моль/л.; [H2O] = =0,32 моль/л.

18. Константа равновесия гомогенной системы N2 + 3H2↔2NH3 при некоторой температуре равна 1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота.

Ответ: [N2] = 8 моль/л; = 8,04 моль/л.

19. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы: 2NO + O2 ↔ 2NO2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO] = 0,2 моль/л; [O2] = 0,1 моль/л; [NO2] = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О2.

Ответ: К = 2,5; = 0,3 моль/л; = 0,15 моль/л.

20. Почему при изменении давления смещается равновесие системы: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 и не смещается равновесие системы N2 + O2 ↔2NO? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до, и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

21. Исходные концентрации в гомогенной системе:

2NO + Cl2 ↔ 2NOCl составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20 % NO.

22. Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В↔А2В, если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в два раза?

Ответ: возрастает в 2 раза.

23. Через некоторое время после начала реакции 3A + B↔2C + D концентрации веществ составляли: [А] = 0,03 моль/л; [В] = 0,01 моль/л; [С] = 0,008 моль/л. Каковы исходные концентрации веществ А и В?

Ответ: СА = 0,042 моль/л; СВ = 0,014 моль/л.

24. В системе СО + Cl2↔СОCl2 концентрацию СО увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора – от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

25. Как изменится скорость реакции 2NO(г) + О2(г) ↔2NO2(г), если:

а) увеличить давление в системе в 3 раза;

б) уменьшить объём системы в 3 раза;

в) повысить концентрацию NO в 3 раза?

Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой реакции до и после изменения условий.

26. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость реакции возрастает в 15,6 раза?

27. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,3. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на 25 градусов?

28. Равновесие в системе Н2(г) + I2(г) ↔ 2 НI(г) установилось при следующих концентрациях: [H2] = 0,025 моль/л; [I2] = 0,005 моль/л; [HI] = 0,09 моль/л. Определить исходные концентрации йода и водорода.

Ответ: = 0,07 моль/л; = 0,05 моль/л.

Видео:Скорость химической реакции. 10 класс.Скачать

Начальная скорость гомогенной химической реакции c2cl4 cl2 c2cl6 описывается уравнением

Для большинства сложных реакций, включающих несколько элементарных стадий, кинетические уравнения обычно настолько сложны, что их можно точно решить только численным интегрированием. В то же время, разные константы скорости, входящие в эти уравнения, отличаются друг от друга во много раз, что позволяет при решении кинетических уравнений использовать приближенные методы.

Мы рассмотрим два основных метода — метод квазистационарных (иногда просто — стационарных) концентраций и квазиравновесное приближение — на примере кинетической схемы:

1. Приближение квазистационарных концентраций применяют в том случае, когда в ходе реакции образуются неустойчивые промежуточные вещества. Если скорость распада этих веществ намного превышает скорость их образования, то концентрация веществ в любой момент времени мала. Раз мала концентрация, то мала и скорость ее изменения, которую приближенно принимают равной 0. Условие квазистационарности позволяет выражать концентрацию промежуточных веществ через концентрации исходных веществ и тем самым упрощать кинетические уравнения.

Для приведенной выше схемы система кинетических уравнений имеет вид:

Если k₂ >> k₁, то B — неустойчивое промежуточное вещество, концентрацию которого можно считать квазистационарной:

,

откуда . Скорость образования продукта равна:

. (6.1)

Таким образом, мы выразили скорость реакции через концентрацию исходного вещества, установили порядок реакции (первый) и выразили эффективную константу скорости через константы скорости отдельных элементарных реакций.

Приближение квазистационарных концентраций обычно применяется к реакциям с участием свободных радикалов, которые представляют собой реакционноспособные неустойчивые частицы.

2. Квазиравновесное приближение применяют в том случае, когда одна из реакций — обратимая, причем равновесие быстро устанавливается и медленно разрушается. Для приведенной выше схемы это означает, что k₂ . + H . + M (k₁)

H . + п-H₂ H . + о-H₂ (k₂)

H . + H . + M п-H₂ + M (k₃)

Используя метод стационарных концентраций, получите выражение для скорости конверсии пара-водорода.

Решение. Из второго уравнения следует, что скорость образования орто-водорода равна:

Для того, чтобы решить задачу, надо исключить из этого выражения концентрацию неустойчивого вещества — атомов водорода. Это можно сделать, приняв, что она не изменяется со временем:

,

откуда .

При оценке скорости изменения концентрации [H] мы учли, что в первой и третьей реакциях образуются и расходуются по два атома H, а во второй реакции число атомов H не изменяется. Подставляя концентрацию [H] в выражение для скорости реакции, получаем окончательный результат:

.

Из этого результата мы видим, как в сложной реакции может получиться дробный порядок.

Пример 6-2. Механизм ренатурации ДНК из двух ветвей спирали имеет вид:

Предполагая, что первая стадия — быстрая, а вторая — медленная, выведите уравнение для скорости образования устойчивой двойной спирали и выразите общую константу скорости реакции через константы скорости элементарных стадий.

Решение. Условия задачи позволяют применить квазиравновесное приближение. Концентрация неустойчивой двойной спирали в этом приближении равна:

.

Скорость реакции определяется скоростью второй стадии:

.

Образование устойчивой двойной спирали ДНК — реакция второго порядка с эффективной константой скорости k = k₁ . k₂ / k_-1.

6-1. Механизм некоторой ферментативной реакции имеет вид:

Используя метод квазистационарных концентраций для комплекса фермента с субстратом, выразите скорость образования продукта через текущие концентрации фермента, субстрата и продукта.(ответ)

6-2. Для реакции NO₂Cl NO₂ + 1/2Cl₂ предложен следующий двухстадийный механизм:

NO₂Cl NO₂ + Cl . (k₁)

NO₂Cl + Cl . NO₂ + Cl₂ (k₂)

Используя метод квазистационарных концентраций, выведите уравнение для скорости разложения NO₂Cl.(ответ)

6-3. Для реакции синтеза иодоводорода из простых веществ H₂ + I₂ 2HI предложен следующий механизм:

I₂ 2I . (k₁)

2I . I₂ (k₂)

2I . + H₂ 2HI (k₃)

Используя квазиравновесное приближение, выведите уравнение для скорости образования HI и покажите, что данная реакция имеет второй порядок.(ответ)

6-4. В одной из теорий мономолекулярных реакций предложен следующий механизм активации молекул (схема Линдемана):

активация: A + A A* + A, (k₁)

дезактивация: A + A* A + A, (k_-1)

распад: A* продукты. (k₂)

Используя метод квазистационарных концентраций, выведите уравнение для скорости мономолекулярной реакции и определите порядок реакции при больших и малых концентрациях [A].(ответ)

6-5. Для тримолекулярной реакции 2NO + O₂ 2NO₂ предложен следующий механизм:

2NO (NO)₂, (k₁, k_-1)

(NO)₂ + O₂ 2NO₂. (k₂)

Определите порядок суммарной реакции, предполагая, что первая стадия — быстрая, а вторая — медленная.(ответ)

6-6. Конденсация ацетона (CH₃)₂CO в водном растворе катализируется основаниями, которые обратимо реагируют с ним с образованием карбаниона C₃H₅O — . Карбанион реагирует с молекулой ацетона и дает продукт реакции. Упрощенный механизм выглядит так:

AH + B A — + BH + (k₁)

A — + BH + AH + B (k₂)

A — + AH продукт (k₃)

Используя метод стационарных концентраций, найдите концентрацию карбаниона и выведите уравнение для скорости образования продукта.(ответ)

6-7. Составьте кинетические уравнения для следующего механизма газофазной реакции:

A B, B + C D

Определите скорость образования продукта в приближении квазистационарных концентраций. Покажите, что при высоких давлениях реакция может протекать по первому порядку, а при низких давлениях — по второму порядку.(ответ)

6-8. Химическая реакция N₂O N₂ + 1/2O₂ протекает по следующему механизму (M — инертная частица):

N₂O + M N₂O* + M (k₁)

N₂O* N₂ + O . (k₂)

N₂O* + M N₂O + M (k₃)

N₂O + O . N₂ + O₂ (k₄)

Считая концентрации N₂O* и O . стационарными, найдите выражение для скорости распада N₂O.(ответ)

6-9. Составьте кинетическое уравнение для скорости разложения оксида азота (V) по суммарному уравнению 2N₂O₅(г) 4NO₂(г) + O₂(г) при следующем механизме реакции:

N₂O₅ NO₂ + NO₃, (k₁)

NO₂ + NO₃ N₂O₅, (k_-1)

NO₂ + NO₃ NO₂ + O₂ + NO, (k₂)

NO + N₂O₅ 3NO₂, (k₃)(ответ)

6-10. Составьте кинетическое уравнение для скорости разложения оксида азота (V) по суммарному уравнению 2N₂O₅(г) 4NO₂(г) + O₂(г) при следующем механизме реакции:

N₂O₅ NO₂ + NO₃, (k₁)

NO₂ + NO₃ N₂O₅, (k_-1)

NO₂ + NO₃ NO₂ + O₂ + NO, (k₂)

NO + NO₃ 2NO₂, (k₃)

Указание. Интермедиаты — NO и NO₃.(ответ)

6-11. Дана схема цепной реакции:

AH A . + H . , (k₁)

A . B . + C, (k₂)

AH + B . A . + D, (k₃)

A . + B . P. (k₄)

Назовите стадии зарождения, развития и обрыва цепи. Используя метод квазистационарных концентраций, покажите, что образование продукта P описывается кинетическим уравнением первого порядка.(ответ)

6-12. Дана кинетическая схема:

CH₄ + M CH_{3 .} + H . + M, (k₁)

CH_{3 .} + CH₄ C₂H₆ + H . , (k₂)

H . + CH₄ H₂ + CH_{3 .} , (k₃)

H . + CH_{3 .} + M CH₄ + M, (k₄)

(M — инертная молекула). Используя метод квазистационарных концентраций, выразите скорость образования этана через концентрацию метана.(ответ)

6-13. Реакция разложения бромметана 2CH₃Br C₂H₆ + Br₂ может протекать по следующему механизму:

CH₃Br CH_{3 .} + Br . , (k₁)

CH_{3 .} + CH₃Br C₂H₆ + Br . , (k₂)

Br . + CH₃Br CH_{3 .} + Br₂, (k₃)

2CH_{3 .} C₂H₆. (k₄)

Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для скорости образования этана.(ответ)

6-14. Термическое разложение углеводорода R₂ протекает по следующему механизму:

R₂ 2R . (k₁)

R . + R₂ P_B + R’ . (k₂)

R’ . P_A + R . (k₃)

2R . P_A + P_B (k₄)

где R₂, P_A, P_B — устойчивые углеводороды, R . и R’ . — радикалы. Найдите зависимость скорости разложения R₂ от концентрации R₂.(ответ)

6-15. Дана кинетическая схема разложения ацетальдегида:

CH₃CHO CH_{3 .} + CHO (k₁)

CH_{3 .} + CH₃CHO CH₄ + CH₂CHO . (k₂)

CH₂CHO . CO + CH_{3 .} (k₃)

CH_{3 .} + CH_{3 .} C₂H₆ (k₄)

Используя приближение стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования метана и скорости расходования ацетальдегида.(ответ)

6-16. Реакцию радикального дегидрирования этана можно описать с помощью механизма Райса-Герцфельда, который включает следующие стадии:

инициирование: CH₃CH₃ 2CH_{3 .} , (k₁)

развитие цепи: CH_{3 .} + CH₃CH₃ CH₄ + CH₃CH_{2 .} , (k₂)

CH₃CH_{2 .} CH₂=СH₂ + H . , (k₃)

H . + CH₃CH₃ H₂ + CH₃CH_{2 .} , (k₄)

обрыв цепи: H . + CH₃CH_{2 .} CH₃CH₃. (k₅)

Найдите уравнение для скорости образования этилена, если константа k₁ мала. Как можно изменить условия, чтобы изменился порядок?(ответ)

6-17. Дана кинетическая схема дегидрирования этана:

C₂H₆ 2CH_{3 .} (k₁)

CH_{3 .} + C₂H₆ CH₄ + C₂H_{5 .} (k₂)

C₂H_{5 .} H . + C₂H₄ (k₃)

H . + C₂H_{5 .} C₂H₆ (k₄)

Используя приближение стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования этилена.(ответ)

6-18. Химическая реакция 2C₂H₆ C₄H₁₀ + H₂ протекает по следующему механизму:

C₂H₆ C₂H_{5 .} + H . (k₁)

H . + C₂H₆ C₂H_{5 .} + H₂ (k₂)

C₂H_{5 .} + C₂H₆ C₄H₁₀ + H . (k₃)

2C₂H_{5 .} C₄H₁₀ (k₄)

Используя метод стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования бутана.(ответ)

6-19. Дана кинетическая схема радикального хлорирования тетрахлорэтилена в растворе CCl₄:

Cl₂ 2Cl . (k₁)

Cl . + C₂Cl₄ C₂Cl_{5 .} (k₂)

C₂Cl_{5 .} + Cl₂ Cl . + C₂Cl₆ (k₃)

2C₂Cl_{5 .} C₂Cl₆ + C₂Cl₄ (k₄)

Используя приближение стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования гексахлорэтана.(ответ)

6-20. Реакция образования фосгена CO + Cl₂ COCl₂ может протекать по следующему механизму:

Cl₂ 2Cl . , (k₁)

2Cl . Cl₂, (k₂)

CO + Cl . COCl . , (k₃)

COCl . CO + Cl . , (k₄)

COCl . + Cl₂ COCl₂ + Cl . . (k₅)

Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для скорости образования фосгена.(ответ)

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

💥 Видео

Урок № 2. Скорость химических реакций. Химическое равновесиеСкачать

Скорость химической реакции. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Скорость реакции. Химия – ПростоСкачать

Все о скорости химической реакции | Химия ЕГЭ 10 класс | УмскулСкачать

Химия 9 класс (Урок№3 - Скорость химических реакций. Первоначальные представления о катализе.)Скачать

80. Скорость химической реакции (часть 1)Скачать

Химическая кинетика. Формальная кинетика простых гомогенных реакций в закрытых системахСкачать

Все типы задания 18. Скорость реакции | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать

Химия | Cкорость химической реакцииСкачать

влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакцииСкачать

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции. Опыт 1Скачать