При температуре 100°с скорость первой реакции в 2 раза больше скорости второй. температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2 ,второй _ 4 .определить при какой температуре скорости обеих реакции станут равным

Химия. Решение задач Автор А.Е.Хасанов реакции пропорциональна произведению концентраций исходных веществ в степенях равных их стехеометрическцм коэффициентам. -о = К-с[А]т . с[В]п,где с [А] и с [В] — молярные концентрации веществ А и В, К — коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости реакции. Влияние температуры Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа, согласно которому при повышении температуры на каждый 10 С скорость большинства реакций увеличивается в 2—4 раза. Математически эта зависимость выражается соотношением: v = v ? у 10 , где и i)t , i>t — скорости реакции соответственно при начальной (t:) и конечной (t2) температурах, а у — температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10 °С. Пример 1. Напишите выражение зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ для процессов: а) Н2 4- J2 -» 2HJ (в газовой фазе); б) Ва2+ 4- S02-= BaS04 (в растворе); в) СаО 4- С02 -» СаС03 (с участием твердых веществ). Решение. v = K-c(H2)c(J2); v = K-c(Ba2+)-c(S02); v = Kc(C02). Пример 2. Как изменится скорость реакции 2А + В2^± 2АВ, протекающей непосредственно между молекулами в закрытом сосуде, если увеличить давление в 4 раза? Решение. По закону действия молекул скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ: v = K-c[A]m.c[B]n. Увеличивая в сосуде давление, мы тем самым увеличиваем концентрацию реагирующих веществ. Пусть начальные концентрации А и В равнялись с[А] = а, с[В] = Ь. Тогда = Ка2Ь. Вследствие увеличения давления в 4 раза увеличилась концентрация каждого из реагентов тоже в 4 раза и стали с[А] = 4а, с[В] = 4Ь. При этих концентрациях: vt = K(4a)2-4b = K64a2b. Значение К в обоих случаях одно и тоже. Константа скорости для данной реакции есть величина постоянная, численно равная скорости реакции при молярных концентрациях реагирующих веществ, равных 1. Сравнивая v и vl9 видим, что скорость реакции возросла в 64 раза. Пример 3. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры с 0°С до 50°С, принимая температурный коэффициент скорости равный трем? Решение. Скорость химической реакции зависит от температуры, при которой она протекает. При повышении температуры на 10 °С, скорость реакции увеличится в 2—4 раза. В случае понижения температуры — она во столько же раз уменьшается. Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 °С, называется температурным коэффициентом реакции. В математической форме зависимость изменения скорости реакции от температуры выражается уравнением: v. =v.0'Y 10 Температура увеличивается на 50 °С, а у=3. Подставляем эти значения 50-0 ^5о°с = ^о°с "3ю = "00оС ? 3 = v0oC ? 243 . Скорость увеличивается в 243 раза. Пример 4. Реакция при температуре 50 °С протекает за 3 мин 20 с. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. За сколько времени закончится эта реакция при 30 и 100 °С? Решение. При увеличении температуры от 50 до 100 °С скорость реакции возрастает в соответствии с правилом Вант-Гоффе в следующее число раз: у hzh, 10Q-50 Ч _ 10 „О 10 — Q3 = у ю = з ю = з* = 243 раза. "и Если при 50°С реакция заканчивается за 200 с (3 мин 20 с), то при 100 °С она закончится за 200/ 243 = 0,82 с. При 30 °С скорость реакции умень- 50-30 шится в 3 10 = З2 = 9 раз и реакция закончится через 200*9 = 1800 с, т.е. через 30 мин. Пример 5. Исходные концентрации азота и водорода соответственно равны 2 и 3 *моль/л. Каковы будут концентрации этих веществ в тот момент, когда прореагировало 0,5 моль/л азота? Решение. Напишем уравнение реакции: N2 + ЗН2 2NH3, коэффициенты показывают, что азот реагирует с водородом в молярном отношении 1:3. Основываясь на этом, составляем соотношение: 1 моль азота реагирует с 3 моль водорода. 0,5 моль азота реагирует с х моль водорода. о 1 0,5 3-05 Откуда - = — ; х =—- = 1,5 моль. 3 х 1 Не прореагировало 1,5 моль/л (2 - 0,5) азота и 1,5 моль/л (3 - 1,5) водорода. Пример 6. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции, идущей при столкновении одной молекулы вещества А и двух молекул вещества В: А(2) + 2В -» С(2) + D(2), при увеличении концентрации вещества В в 3 раза? Решение. Напишем выражение зависимости скорости данной реакции от концентрации веществ: v = К-с(А)-с2(В), где К — константа скорости. Примем исходные концентрации веществ с(А) = а моль/л, с(В) = b моль/л. При этих концентрациях скорость реакции равна и1 = Kab2. При увеличении концентрации вещества В в 3 раза с(В) = ЗЬ моль/л. Скорость реакции будет равна v2 = Ka(3b)2 = 9КаЬ2. Увеличение скорости v2: иг = 9Kab2: Kab2 = 9. Пример 7. Оксид азота и хлор взаимодействуют по уравнению реакции: 2NO + С12 2NOC1. Во сколько раз нужно увеличить давление каждого из исх