Скорость взаимодействия между водородом и йодом описывается следующим кинетическим уравнением

Обратимся к уже упоминавшейся реакции взаимодействия водорода с газообразным иодом (см. параграф 11.3). В данном случае порядок реакции по каждому веществу совпадает со стехиометрическим коэффициентом:

Известно, что при 700 К константа скорости = 0,1 л/(моль-с).

Допустим, в некоторый сосуд при 700 К введены водород и пары иода в таких количествах, что их концентрации [Н₂] = [1₂] = 10 2 моль/л. Немедленно начинается реакция, скорость которой в первый момент

По мере того как концентрации иода и водорода уменьшаются, скорость реакции падает, а поскольку уравнение скорости имеет общий второй порядок, падение происходит по параболическому закону (кривая v на рис. 12.2).

Рис. 12.2. Изменение скорости:

1 — прямой (S); 2 — обратной реакций (v) в процессе установления равновесия П₂ + 1₂ 5= 2HI в газовой фазе при 700 К

В конце концов скорость прямой реакции должна была бы уменьшиться до нуля, но по мере накопления HI становится возможной обратная реакция

скорость которой определяется уравнением v = &₂|Н1| 2 .

При 700 К k₂ = 0,0018 лДмоль-с). Допустим, что введенные в сосуд водород и иод полностью прореагировали с образованием III. Тогда его концентрация будет равна [HI| = 2[Н₂] = 2[1₂| = 2-10 2 (моль/л), а скорость

разложения о .___= [ 1,8 -10 3 -10 2 ] 2 = 7-10 7 моль/(л-с). К этой величине как

к пределу стремится скорость обратной реакции, возрастающая по параболическому закону по мере накопления в системе HI, — кривая v на рис. 12.2.

Поскольку с течением времени скорость прямой реакции падает, а скорость обратной растет, то через некоторое время скорости обеих реакций окажутся равными. Начиная с этого момента (т ) обе скорости остаются постоянными, и наступает состояние равновесия: сколько HI образуется по прямой реакции, столько же распадается по обратной.

В состоянии равновесия концентрации всех его участников перестают меняться.

Характерным свойством равновесного состояния химической системы является то, что неизменность концентраций всех реагирующих частиц во времени есть следствие непрерывно идущих всех кинетически разрешенных химических процессов.

Химическое равновесие — это динамическое равновесие.

При равенстве скоростей прямой и обратной реакций справедливо равенство

Поскольку константы скоростей не зависят от концентраций, его удобно записать иначе:

Отношение констант скоростей прямой и обратной реакций, как и сами константы, зависит от природы реагирующих веществ и температуры. Оно называется константой равновесия и обозначается К. Правая часть равенства представляет собой отношение концентраций участников равновесия, которое обычно называют выражением константы равновесия. Очевидно, что для данного равновесия при определенной температуре величина этого отношения равна К.

Численное значение константы равновесия определяет, каким должно быть соотношение концентраций всех реагирующих веществ при равновесии.

Для равновесной системы справедлив принцип микроскопической обратимости.

Истинное химическое равновесие может устанавливаться только в том случае, если равновесны все элементарные стадии механизма реакции.

Сколь бы сложны ни были механизмы прямой и обратной реакций, но в состоянии равновесия они должны обеспечить стехиометрический переход исходных веществ в продукты реакции и обратно. Приведем простой пример. Хорошо известен механизм обратимой реакции

который включает следующие обратимые элементарные стадии:

Напомним, что в кинетическом уравнении элементарной стадии фигурирует не порядок, а молекулярность, которая определяется числом сталкивающихся молекул и равна стехиометрическим коэффициентам стадии (см. параграф 11.1).

Выразим равновесные концентрации промежуточных веществ через равновесные концентрации исходных веществ и продуктов реакции:

Группируя в последнем уравнении константы скоростей и равновесные концентрации, получаем уравнение для константы исходного равновесия:

В результате, исключив концентрации промежуточных веществ, мы нашли уравнение связи константы равновесия суммарной реакции с константами скоростей отдельных стадий и вид записи выражения константы через равновесные концентрации.

Концентрации исходных веществ и продуктов реакции входят в выражение константы равновесия в показателях степени, равных стехиометрическим коэффициентам суммарной реакции.

Таким образом, константа равновесия не зависит от механизма реакции, п смена механизма, например, при введении катализатора, не влияет на численное значение константы равновесия, но, конечно, меняет скорость достижения равновесного состояния.

Представление о равновесном состоянии системы может быть получено и другим путем.

Видео:Основы химической кинетикиСкачать

Химическая кинетика. Скорость химических реакций

Темы кодификатора ЕГЭ: Скорость реакции. Ее зависимость от разных факторов.

Скорость химической реакции показывает, как быстро происходит та или иная реакция. Взаимодействие происходит при столкновении частиц в пространстве. При этом реакция происходит не при каждом столкновении, а только когда частица обладают соответствующей энергией.

Скорость реакции – количество элементарных соударений взаимодействующих частиц, заканчивающихся химическим превращением, за единицу времени.

Определение скорости химической реакции связано с условиями ее проведения. Если реакция гомогенная – т.е. продукты и реагенты находятся в одной фазе – то скорость химической реакции определяется, как изменение концентрации вещества в единицу времени:

υ = ΔC / Δt

Если реагенты, или продукты находятся в разных фазах, и столкновение частиц происходит только на границе раздела фаз, то реакция называется гетерогенной, и скорость ее определяется изменением количества вещества в единицу времени на единицу реакционной поверхности:

υ = Δν / (S·Δt)

Видео:Реакции металлов с кислородом и водой. 8 класс.Скачать

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Видео:Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

1. Температура

Самый простой способ изменить скорость реакции – изменить температуру . Как вам, должно быть, известно из курса физики, температура – это мера средней кинетической энергии движения частиц вещества. Если мы повышаем температуру, то частицы любого вещества начинают двигаться быстрее, а следовательно, сталкиваться чаще.

Однако при повышении температуры скорость химических реакций увеличивается в основном благодаря тому, что увеличивается число эффективных соударений. При повышении температуры резко увеличивается число активных частиц, которые могут преодолеть энергетический барьер реакции. Если понижаем температуру – частицы начинают двигаться медленнее, число активных частиц уменьшается, и количество эффективных соударений в секунду уменьшается. Таким образом, при повышении температуры скорость химической реакции повышается, а при понижении температуры — уменьшается .

Обратите внимание! Это правило работает одинаково для всех химических реакций (в том числе для экзотермических и эндотермических). Скорость реакции не зависит от теплового эффекта. Скорость экзотермических реакций при повышении температуры возрастает, а при понижении температуры – уменьшается. Скорость эндотермических реакций также возрастает при повышении температуры, и уменьшается при понижении температуры.

Более того, еще в XIX веке голландский физик Вант-Гофф экспериментально установил, что скорость большинства реакций примерно одинаково изменяется (примерно в 2-4 раза) при изменении температуры на 10 о С.

Правило Вант-Гоффа звучит так: повышение температуры на 10 о С приводит к увеличению скорости химической реакции в 2-4 раза (эту величину называют температурный коэффициент скорости химической реакции γ).

Точное значение температурного коэффициента определяется для каждой реакции.

здесь v₂ — скорость реакции при температуре T₂,

v₁ — скорость реакции при температуре T₁,

γ — температурный коэффициент скорости реакции, коэффициент Вант-Гоффа.

В некоторых ситуациях повысить скорость реакции с помощью температуры не всегда удается, т.к. некоторые вещества разлагаются при повышении температуры, некоторые вещества или растворители испаряются при повышенной температуре, т.е. нарушаются условия проведения процесса.

Видео:Химическая кинетика. Скорость химической реакции | ХимияСкачать

2. Концентрация

Также изменить число эффективных соударений можно, изменив концентрацию реагирующих веществ . Понятие концентрации, как правило, используется для газов и жидкостей, т.к. в газах и жидкостях частицы быстро двигаются и активно перемешиваются. Чем больше концентрация реагирующих веществ (жидкостей, газов), тем больше число эффективных соударений, и тем выше скорость химической реакции.

На основании большого числа экспериментов в 1867 году в работах норвежских ученых П. Гульденберга и П. Вааге и, независимо от них, в 1865 году русским ученым Н.И. Бекетовым был выведен основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их коэффициентам в уравнении химической реакции.

Для химической реакции вида: aA + bB = cC + dD закон действующих масс записывается так:

здесь v — скорость химической реакции,

C_A и C_B — концентрации веществ А и В, соответственно, моль/л

k – коэффициент пропорциональности, константа скорости реакции.

Например , для реакции образования аммиака:

закон действующих масс выглядит так:

Константа скорости реакции k показывает, с какой скоростью будут реагировать вещества, если их концентрации равны 1 моль/л, или их произведение равно 1. Константа скорости химической реакции зависит от температуры и не зависит от концентрации реагирующих веществ.

В законе действующих масс не учитываются концентрации твердых веществ, т.к. они реагируют, как правило, на поверхности, и количество реагирующих частиц на единицу поверхности при этом не меняется.

В большинстве случаев химическая реакция состоит из нескольких простых этапов, в таком случае уравнение химической реакции показывает лишь суммарное или итоговое уравнение происходящих процессов. При этом скорость химической реакции сложным образом зависит (или не зависит) от концентрации реагирующих веществ, полупродуктов или катализатора, поэтому точная форма кинетического уравнения определяется экспериментально, или на основании анализа предполагаемого механизма реакции. Как правило, скорость сложной химической реакции определяется скоростью его самого медленного этапа (лимитирующей стадии).

Видео:Кинетический анализ сложных реакцийСкачать

3. Давление

Концентрация газов напрямую зависит от давления . При повышении давления повышается концентрация газов. Математическое выражение этой зависимости (для идеального газа) — уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT

Таким образом, если среди реагентов есть газообразное вещество, то при повышении давления скорость химической реакции увеличивается, при понижении давления — уменьшается .

Например. Как изменится скорость реакции сплавления извести с оксидом кремния:

при повышении давления?

Правильным ответом будет – никак, т.к. среди реагентов нет газов, а карбонат кальция – твердая соль, нерастворимая в воде, оксид кремния – твердое вещество. Газом будет продукт – углекислый газ. Но продукты не влияют на скорость прямой реакции.

Видео:Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентовСкачать

4. Катализатор

Еще один способ увеличить скорость химической реакции – направить ее по другому пути, заменив прямое взаимодействие, например, веществ А и В серией последовательных реакций с третьим веществом К, которые требуют гораздо меньших затрат энергии (имеют более низкий активационный энергетический барьер) и протекают при данных условиях быстрее, чем прямая реакция. Это третье вещество называют катализатором .

Катализаторы – это химические вещества, участвующие в химической реакции, изменяющие ее скорость и направление, но не расходующиеся в ходе реакции (по окончании реакции не изменяющиеся ни по количеству, ни по составу). Примерный механизм работы катализатора для реакции вида А + В можно представить так:

A + K = AK

AK + B = AB + K

Процесс изменения скорости реакции при взаимодействии с катализатором называют катализом. Катализаторы широко применяют в промышленности, когда необходимо увеличить скорость реакции, либо направить ее по определенному пути.

По фазовому состоянию катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.

Гомогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе (газ, раствор). Типичные гомогенные катализаторы – кислоты и основания. органические амины и др.

Гетерогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Как правило, гетерогенные катализаторы – твердые вещества. Т.к. взаимодействие в таких катализаторах идет только на поверхности вещества, важным требованием для катализаторов является большая площадь поверхности. Гетерогенные катализаторы отличает высокая пористость, которая увеличивает площадь поверхности катализатора. Так, суммарная площадь поверхности некоторых катализаторов иногда достигает 500 квадратных метров на 1 г катализатора. Большая площадь и пористость обеспечивают эффективное взаимодействие с реагентами. К гетерогенным катализаторам относятся металлы, цеолиты — кристаллические минералы группы алюмосиликатов (соединений кремния и алюминия), и другие.

Пример гетерогенного катализа – синтез аммиака:

В качестве катализатора используется пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O.

Сам катализатор не расходуется в ходе химической реакции, но на поверхности катализатора накапливаются другие вещества, связывающие активные центры катализатора и блокирующие его работу (каталитические яды). Их необходимо регулярно удалять, путем регенерации катализатора.

В биохимических реакция очень эффективными оказываются катализаторы – ферменты. Ферментативные катализаторы действуют эффективно и избирательно, с избирательностью 100%. К сожалению, ферменты очень чувствительны к повышению температуры, кислотности среды и другим факторам, поэтому есть ряд ограничений для реализации в промышленных масштабах процессов с ферментативным катализом.

Катализаторы не стоит путать с инициаторами процесса и ингибиторами.

Например , для инициирования радикальной реакции хлорирования метана необходимо облучение ультрафиолетом. Это не катализатор. Некоторые радикальные реакции инициируются пероксидными радикалами. Это также не катализаторы.

Ингибиторы – это вещества, которые замедляют химическую реакцию. Ингибиторы могут расходоваться и участвовать в химической реакции. При этом ингибиторы не являются катализаторами наоборот. Обратный катализ в принципе невозможен – реакция в любом случае будет пытаться идти по наиболее быстрому пути.

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

5. Площадь соприкосновения реагирующих веществ

Для гетерогенных реакций одним из способов увеличить число эффективных соударений является увеличение площади реакционной поверхности . Чем больше площадь поверхности контакта реагирующих фаз, тем больше скорость гетерогенной химической реакции. Порошковый цинк гораздо быстрее растворяется в кислоте, чем гранулированный цинк такой же массы.

В промышленности для увеличения площади контактирующей поверхности реагирующих веществ используют метод «кипящего слоя».

Например , при производстве серной кислоты методом «кипящего слоя» производят обжиг колчедана.

Видео:Скорость реакции. Химия – ПростоСкачать

6. Природа реагирующих веществ

На скорость химических реакций при прочих равных условиях также оказывают влияние химические свойства, т.е. природа реагирующих веществ.

Менее активные вещества будут имеют более высокий активационный барьер, и вступают в реакции медленнее, чем более активные вещества.

Более активные вещества имеют более низкую энергию активации, и значительно легче и чаще вступают в химические реакции.

Более стабильные вещества — это, например, те вещества, которые окружают нас в быту, либо существуют в природе.

Например , хлорид натрия NaCl (поваренная соль), или воды H₂O, или металлическое железо Fe.

Более активные вещества мы можем встретить в быту и природе сравнительно редко.

Например , оксид натрия Na₂O или сам натрий Na в быту и в природе не не встречаем, т.к. они активно реагируют с водой.

При небольших значениях энергии активации (менее 40 кДж/моль) реакция проходит очень быстро и легко. Значительная часть столкновений между частицами заканчивается химическим превращением. Например, реакции ионного обмена происходят при обычных условиях очень быстро.

При высоких значениях энергии активации (более 120 кДж/моль) лишь незначительное число столкновений заканчивается химическим превращением. Скорость таких реакций пренебрежимо мала. Например, азот с кислородом практически не взаимодействует при нормальных условиях.

При средних значениях энергии активации (от 40 до 120 кДж/моль) скорость реакции будет средней. Такие реакции также идут при обычных условиях, но не очень быстро, так, что их можно наблюдать невооруженным глазом. К таким реакциям относятся взаимодействие натрия с водой, взаимодействие железа с соляной кислотой и др.

Вещества, стабильные при нормальных условиях, как правило, имеют высокие значения энергии активации.

Видео:Кинетика || Лекция 2 || Химическая переменная, скорость реакции, ЗДМ, порядок реакцииСкачать

Решение задач по химической кинетике и термодинамике (профильный уровень)

Разделы: Химия

Элементы содержания: энергетика и направление течения химических реакций; скорость химических реакций; химическое равновесие; закон действующих масс.

Требования к уровню подготовки выпускников: уметь объяснять зависимость скорости и направления протекания реакций от различных факторов, знать закон действующих масс.

Цель: закрепить умения решать задачи по химической кинетике и термодинамике, обобщить знания по темам «Энергетика и направление течения химических реакций», «Скорость химических реакций. Химическое равновесие «.

1. Устный (фронтальный) опрос по теме «Энергетика химических реакций»:

1) что называется термодинамической системой? какие параметры характеризуют состояние системы?

2) что такое энтальпия системы (Н)?

3) что называется тепловым эффектом реакции? при каких условиях он называется изменением энтальпии реакции и обозначается Н?

4) что называется стандартной энтальпией образования соединения Н o ₂₉₈? Почему необходима стандартизация состояния веществ?

5) для каких процессов справедлив закон Гесса?

6) энергетические эффекты каких процессов можно вычислять с помощью табличных значений Н o ₂₉₈ ?

2. Решение задач: термохимические расчеты

Задача 1. Рассчитайте тепловой эффект реакции горения сероводорода

Решение: уравнения 1-3 есть термохимические уравнения образования соответственно 1 моль H₂S_(г) , H₂O_(ж) и SO_2(г) из простых веществ в стандартных условиях, а тепловые эффекты — стандартные энтальпии образования указанных соединений Н₂₉₈ (см. справоч. таблицу). Н₂₉₈ образования простых в наиболее термодинамически устойчивом состоянии принимаются равными нулю

(Н o ₂₉₈(О₂ ) = 0).

На основании одного из следствий закона Гесса: Н = Н (прод.) — Н ( исх.), где Н (прод.) и Н ( исх.) — суммы стандартных энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ, получаем:

Н = ( -286,0 — 297,0 ) — (- 20,17 ) = — 562,8 кДж.

Отрицательное значение энтальпии реакции горения сероводорода означает, что данная реакция экзотермическая.

Н (исх.) > Н (прод.) (в данном случае, больше на 562,8 кДж).

Следовательно, Н (исх.) = Н (прод.) + 562,8 кДж. Энергия выделяется в окружающее пространство.

Тепловой эффект можно включить в уравнение химической реакции

Примечание: возможен другой вариант решения: если сложить термохимические уравнения 2 и 3 и вычесть уравнение 1, то получим искомое (исходное) уравнение:

Подставив численное значение энтальпий образования веществ из задачи, получим значение теплового эффекта реакции:

Н = ( -286,0 — 297,0 ) — (- 20,17 ) = — 562,8 кДж.

Полученное уравнение для Н и есть следствие закона Гесса.

Задача 2. С помощью термохимического уравнения

H₂S_(г) + 3 /₂ O₂ = SO_{2 (г)} + H₂O_(ж) + 562,8 кДж определите объем сгоревшего сероводорода, если известно, что в результате реакции выделилось 281,4 кДж теплоты.

Решение: проведем расчет по уравнению и определим V(H₂S):

3. Устный (фронтальный) опрос по теме «Направления течения химических реакций»:

1) что такое энтропийный фактор процесса?

2) проиллюстрируйте примером тот факт, что направление химического процесса зависит и от энтропийного, и от энтальпийного факторов;

3) что называется стандартной энтропией вещества?

4) как определяется изменение энтропии системы в результате протекания определенного процесса в стандартных условиях?

5) что такое изобарно-изотермический потенциал, или свободная энергия Гиббса? Что можно сказать о химическом процессе, для которого:

1) G >0 , 2) G o ₂₉₈) в каждой из предложенных реакций:

Проверьте правильность сделанных выводов расчетом S o ₂₉₈ соответствующих реакций, пользуясь справочными данными.

I. 1) S o ₂₉₈ первой реакции больше нуля. Энтропия системы как мера неупорядоченности растет при увеличении количества молей вещества (числа молей), тем более, что одно из полученных веществ находится в газообразном состоянии;

2) S o ₂₉₈ o ₂₉₈ o ₂₉₈ > 0, так как усложнился состав молекул газа (H₂O вместо H₂), хотя результате реакции число молей и не изменилось (в том числе и газообразных веществ );

5) S o ₂₉₈ + и CL — , находящиеся в растворе, переходят в осадок, т.е. в системе растет упорядоченность.

II. Выпишем из справочной таблицы значения ?S o ₂₉₈ соответствующих веществ и подпишем их под формулами в уравнениях 1 — 5:

S₅ = 96,11 — (72,63 + 56,63) = — 33,15 Дж/град

т.е. результаты вычисления S o ₂₉₈ реакций подтвердили выводы, сделанные раннее.

Задача 2. Какие из реакций, перечисленных в задаче 1, протекают самопроизвольно при стандартных условиях?

Решение: Ответ на вопрос задачи дает вычисление изменения изобарно-изотермического потенциала или свободной энергии Гиббса (G o ₂₉₈) предложенных реакций. G — функция состояния системы, и, следовательно,

G o = G o (прод.) — G o (исх.).

Выпишем из справочной таблицы значения G o ₂₉₈ образования соединений и подпишем их под соответствующими формулами в уравнениях 1 — 5, вычислим G o ₂₉₈ соответствующих реакций:

Полученные результаты говорят о том, что реакции 1, 3 и 5 могут протекать в стандартных условиях самопроизвольно до установления равновесия, а реакции 2 и 4 в этих условиях протекать в указанном направлении не могут.

5. Устный (фронтальный) опрос по теме «Скорость химических реакций»

1) что понимают под скоростью химических реакций?

2) почему о скорости химических реакций имеет смысл говорить только для данного момента времени?

3) какие факторы влияют на скорость химической реакции?

4) в чем различие гомогенных и гетерогенных химических реакций?

5) сформулируйте закон действия масс

6) что такое константа скорости химической реакции? каков ее физический смысл? в каких единицах она измеряется?

7) в какой форме закон действия масс применим для гетерогенных реакций?

8) как скорость химических реакций зависит от температуры? что такое температурный коэффициент скорости химической реакции? как он рассчитывается?

9) что такое энергия активации химической реакции? как влияет величина энергии активации на скорость реакции?

10) что такое лимитирующая стадия сложной химической реакции?

6. Решение задач: скорость химических реакций

Задача 1. Скорость химической реакции 2NO + O₂ = 2NO₂ описывается уравнением . Во сколько раз возрастет скорость данной реакции при увеличении давления в смеси исходных газов в два раза?

Решение: увеличение давления вдвое равноценно двойному увеличению концентраций NO и O₂. Поэтому скорости взаимодействия примут в соответствии с законом действия масс следующие выражения:

Задача 2. Объясните, почему показатели степеней в уравнениях, выражающих закон действия масс для нижеприведенных реакций взаимодействия исходных газообразных веществ, не всегда соответствуют коэффициентам уравнения?

Ответ: реакции 2 и 4 протекают через промежуточные стадии, а скорость подобных реакций определяется стехиометрией лимитирующей стадии.

7. Устный (фронтальный) опрос по теме «Катализ»:

1) какой процесс называют катализом?

2) что такое катализатор?

3) что такое положительный и отрицательный катализ?

4) как катализатор влияет на энергию активации химической реакции?

5) чем отличается гетерогенный катализ от гомогенного?

6) в чем сущность избирательности катализатора?

7) какова роль катализатора в гетерогенном катализе?

8) в чем заключается действие ингибиторов химических реакций?

9) что такое каталитические яды?

10) в чем особенности ферментативного катализа?

8. Решение задач: катализ

Задача 1. Ацетальдегид разлагается в газовой фазе следующим образом: CH₃COH = CH₄ + CO. Присутствие паров иода заметно ускоряет реакцию. Известно, что первая стадия каталитического процесса

CH₃COH + I₂ = CH₃I + HI + CO протекает медленнее второй. Напишите уравнение реакции для второй стадии и уравнение, выражающее закон действия масс для каталитической реакции в целом.

Решение: По теории промежуточных соединений, объясняющей гомогенный катализ, реакция А + В = АВ (а) протекает по стадиям:

1) А + К = АК, 2) АК + В = АВ + К, где К — катализатор.

Очевидно, что а = 1 + 2 или 2 = а — 1 :

( оперируем с химическим уравнением как с алгебраическим ).

Так как лимитирующей стадией каталитического процесса является медленная стадия, то уравнение скорости разложения ацетальдегида согласно закону действия масс будет

9. Устный (фронтальный) опрос по теме «Химическое равновесие»:

1) какие реакции называются обратимыми? в чем их отличие от реакций, протекающих до конца?

2) что такое состояние химического равновесия? можно ли сказать, что при установлении химического равновесия реакция прекращается?

3) что такое константа равновесия химической реакции? как константа равновесия выражается через равновесные концентрации реагирующих веществ?

4) каковы особенности выражения константы равновесия для гетерогенных химических процессов?

5) как константа равновесия связана с изменением изобарно-изотермического потенциала G реакции?

6) как влияет изменение температуры на константу равновесия?

7) изменится ли состояние равновесия при введении в реакционную смесь катализатора? какой вывод следует сделать о влиянии катализатора на константу равновесия?

8) сформулируйте правило для определения направления смещения равновесия при изменении давления в реакциях между газообразными веществами; какие коррективы нужно ввести при определении смещения равновесия при изменении давления для гетерогенных систем?

9) как влияет изменение концентрации одного из веществ на смещение равновесия в гомогенной реакционной смеси?

10) каково влияние изменения температуры на смещение равновесия в экзотермических и эндотермических реакциях?

10. Решение задач: химическое равновесие

Задача 1. При некоторой температуре константа равновесия реакции H_{2 (г)} + Br_{2 (г)} 2НBr _(г) равна 1. Определите состав равновесной реакционной смеси, если для реакции были взяты 1 моль H₂ и 2 моль Br₂.

Решение: запишем выражение константы равновесия:

Задача сводится к определению равновесных концентраций реагирующих веществ через константу равновесия. Из уравнения реакции видно, что 1 моль водорода реагирует с 1 моль брома, при этом получается 2 моль бромоводорода. Если же до достижения равновесия прореагировало Х моль водорода, то равновесные количества веществ в смеси и пропорциональные им концентрации составят:

Подставляя эти значения в выражение константы равновесия, получим:

( 2х ) 2
К = ——— = 1
( 1 — х ) * ( 2 — х )

Решение квадратного уравнения 3х 2 + 3х — 1 = 0 дает х = 0,45 (второй корень уравнения отрицательный и физического смысла не имеет).

По достижении равновесия количества реагирующих веществ в смеси составят:

n (H₂) = 1 — 0,45 = 0,55 моль

n (Br₂) = 2 — 0,45 = 1,55 моль

n (НBr) = 2 * 0,45 = 0,9 моль

Задача 2. Оксид азота (IV) NO₂ окрашен в бурый цвет, его димер N₂O₄ бесцветен. Предскажите, как будет меняться окраска смеси газов при одновременном увеличении температуры и уменьшении давления.

Рассчитаем тепловой эффект реакции в стандартных условиях по справочным данным:

Н _{реакции} = Н o ₂₉₈ (N₂O₄) — 2 Н o ₂₉₈ (NO₂) = 1 моль * 9,6 кДж/моль-2 моль * 33,8 кДж/моль = -58 кДж

Так как реакция экзотермическая (Н 24.07.2012

🔍 Видео

Введение в кинетикуСкачать

Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать

Химическая кинетика. Формальная кинетика простых гомогенных реакций в закрытых системахСкачать

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

Экзо- и эндотермические реакции. Тепловой эффект химических реакций. 8 класс.Скачать

Кинетика | Основные понятия | Олимпиадные задачи по химииСкачать

Химия 11 класс Вуз Химическая кинетика Изменение скорости реакции от концентрации и давленияСкачать

Скорость химической реакции. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Химия | Cкорость химической реакцииСкачать

Решение задач по теме Скорость химической реакцииСкачать

259. Как изменится скорость хим реакции, если увеличить давлениеСкачать