Задача № 2 Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 150 до 200°C, если при повышении температуры на 10 °C скорость реакции увеличивается в три раза?
Ответ: δv = 243 (скорость реакции увеличилась в 243 раза).
Источник:
Решебник по химии за 9 класс (Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, 1999 год),
задача №2
к главе «Глава III §§ 14 -16 стр. 43».
Факторы, влияющие на скорость химических реакций
2. Закрепление опорных знаний о скорости химических реакций и об основных задачах химической кинетики.
Для того, чтобы из исходных веществ образовались продукты реакции, требуется время. Одни вещества реагируют быстро, другие – медленно. Скорость химической реакции может изменяться в очень широких пределах.
Учитель предлагает учащимся привести примеры быстрых и медленных реакций. Так, например, очень быстро проходят реакции в водных растворах, практически мгновенно; для образования угля и нефти в земной коре потребовались миллионы лет; ржавление железа протекает медленно; магниевая стружка сгорает очень быстро.
Учитель подводит итог. Таким образом, различают быстрые и медленные реакции, а также реакции, которые протекают с заметной скоростью.
Среднюю скорость реакции можно оценить по промежутку времени, при котором наблюдается проявление внешних признаков реакции: образование осадка, появление запаха, изменение окраски и т.д.
где – промежуток времени (сек. или мин.).
Учитель с помощью учащихся смешивает растворы тиосульфата натрия и серной кислоты, определяет и по секундомеру фиксирует время появления опалесценции, постепенно переходящей в заметное помутнение.
Учащиеся объясняют происходящие реакции и пишут их уравнения:
Реакция (1) протекает практически мгновенно, реакция (2) – медленно.
Далее учитель ставит вопрос.
Что же такое скорость химической реакции и как она определяется?
Нетрудно понять, что скорость реакции должна определяться изменением концентрации исходного или образующегося вещества в единицу времени. Если первоначальную концентрацию вещества обозначить через C1, а через некоторое время через C2, то скорость реакции в общем виде можно выразить так:
где – изменение концентрации вещества (моль/л),
– интервал времени (сек. или мин.).
Таким образом, скорость химической реакции определяется изменением концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени.
Вычислите среднюю скорость реакции, схема которой А + B —>C, если начальная концентрация вещества А равна 0,220 моль/л , а через 10 сек – 0,215 моль/л.
Учащиеся выполняют соответствующий расчет:
моль/л. сек = 5•10 -4 моль/л. сек.
Далее учитель просит объяснить, какие задачи решает раздел химии, именуемый химической кинетикой.
Химическая кинетика – наука о закономерностях протекания химических реакций во времени.
Задача химической кинетики – предсказание скорости химической реакции, а также выяснение ее зависимости от условий проведения процесса.
Выводы химической кинетики помогают создать условия, способствующие ускорению или замедлению тех или иных химических процессов.
Если химические реакции происходят в однородной среде, то взаимодействие реагирующих веществ происходит во всем объеме. Такие реакции называют гомогенными.
Если реакция идет между веществами, находящимися в разных агрегатных состояниях, то она проходит только на поверхности соприкосновения веществ. Такие реакции называют гетерогенными. Учащиеся приводят примеры гомогенных и гетерогенных реакций.
3. Объяснение нового материала. Рассмотрение факторов, от которых зависит скорость химической реакции
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.
Сформулировав это условие, учитель с помощью учащихся приводит примеры: металлы (калий и натрий) с одним и тем же веществом – водой – реагируют с различными скоростями (калий гораздо быстрее, чем натрий).
Для веществ в растворенном состоянии и газов скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ.
Учитель отмечает, что эта формулировка является упрощенной формули-ровкой основного закона химической кинетики, который называют также законом действующих масс. Авторы этого закона норвежцы К.Гульдберг и П.Вааге (1867 г.) и русский ученый Н.И.Бекетов (1865 г.).
Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции.
Для реакции, схема которой аА + bB —>АВ, этот закон выразится так:
– концентрации веществ А и В (моль/л),
– коэффициент пропорциональности или константа скорости реакции.
Физический смысл константы k – она численно равна скорости реакции, в которой концентрации реагирующих веществ равны 1 моль/л.
Константа скорости реакции зависит только от температуры и не зависит от концентрации веществ.
С помощью учащихся учитель в трех больших пробирках смешивает по 10 мл 2%-ного раствора тиосульфата натрия и по 10 мл 1%-ного, 2%-ного и 3%-ного растворов серной кислоты и по секундомеру фиксирует время появления опалесценции. Данные опыта учитель предлагает оформить в виде следующей таблицы:
Вывод: чем больше концентрация серной кислоты, тем за более короткий промежуток времени наблюдается появление опалесценции, т.е. тем больше скорость реакции.
Во сколько раз увеличится скорость реакции 2NO + O2 = 2 NO2, если увеличить концентрации каждого из исходных веществ в 2 раза?
Учащиеся записывают выражения:
Таким образом, скорость данной реакции увеличится в 8 раз.
Далее учитель обращает внимание учащихся на следующее обстоятельство.
Закон действующих масс не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твердом состоянии, так как они реагируют на поверхности и их концентрации остаются постоянными. Например, для реакции
C + O = CO2
выражение скорости реакции:
Скорость реакций, идущих на поверхности веществ, то есть гетерогенных, зависит от свойств этой поверхности.
Скорость реакции прямо пропорциональна поверхности реагирующих веществ.
Учитель предлагает учащимся привести конкретные примеры.
Обсудив разные примеры, учащиеся приходят к выводу, что вещества в твердом состоянии реагируют достаточно быстро лишь при предварительном измельчении и перемешивании.
Перед тем, как обсуждать следующее условие, учитель ставит вопрос. Как вы думаете, как зависит скорость химической реакции от температуры. Ответ однозначен. При повышении температуры скорость реакции заметно увеличивается.
Повышение температуры на каждые 10 ° градусов приводит к увеличению скорости реакции в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа).
Математически эта зависимость выражается соотношением:
–– скорости реакций соответственно при конечной t2 и начальной t1 температурах,
– температурный коэффициент скорости, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры
на 10 0 С.
С помощью учащихся учитель смешивает по 10 мл 2%-ного раствора тиосульфата натрия и 2%-ного раствора серной кислоты при комнатной температуре, а затем предварительно нагретые растворы и по секундомеру фиксирует время появления опалесценции. Данные опыта учитель предлагает оформить в виде следующей таблицы:
Вывод: при повышении температуры на каждые 10 ° скорость реакции увеличивается примерно в два раза.
Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 100 ° С до 150 ° С, если температурный коэффициент скорости равен двум?
Учащиеся записывают математическое выражение правила Вант-Гоффа:
= ,
таким образом, скорость данной реакции увеличится в 32 раза.
Скорость химических реакций зависит от присутствия некоторых веществ, именуемых катализаторами или ингибиторами (подробно этот материал будет рассмотрен на следующем уроке).
4. Закрепление нового материала и подведение итогов урока.
С целью закрепления нового материала и подведения итогов урока учитель раздает учащимся (попарно) карточки с разноуровневыми заданиями. (Содержание заданий соответствует заданию А20 теста ЕГЭ).
- в 3 раза
- в 6 раз
- в 9 раз
- в 27 раз
Согласно закону действующих масс:
скорость химической реакции увеличится в 27 раз.
- в 6 раз
- в 12 раз
- в 18 раз
- в 5 раз
Согласно закону действующих масс:
=> скорость химической реакции увеличится в 12 раз.
2а. Температурный коэффициент скорости химической реакции равен 2.
- увеличивается в 32 раза
- уменьшается в 10 раз
- уменьшается в 32 раза
- увеличивается в 10 раз.
Согласно правилу Вант-Гоффа
Поскольку происходит охлаждение системы
=> скорость реакции уменьшается в 32 раза.
2б. При повышении температуры с 20 ° С до 60 ° С скорость химической реакции увеличивается в 81 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости?
1) 2; 2) 3; 3) 4; 4) 5.
Согласно правилу Вант-Гоффа
Учитель подводит итог урока и благодарит учащихся за активное участие.
5. Домашнее задание.
1.§ 12 стр. 54-55 (Рудзитис Г.Е. Химия: основы общ. химии: учеб. Для 11 кл. – М.: Просвещение, 2008).
Запись в тетради. 2. Составить по 2 тестовых задания (соответственно заданию А20 теста ЕГЭ) и предложить варианты их решения.
Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов — Химическая реакция — ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
1. В каком из сосудов равного объема реакция образования вещества протекала с наибольшей средней скоростью, если за одно и то же время в первом сосуде образовалось 10 г HF, во втором — 10 г фтора, в третьем — 57,6 г иодоводорода?
4) скорости равны
2. Скорость взаимодействия раствора соляной кислоты максимальна с кусочком
3. Укажите реакцию, которая при обычных условиях протекает с наибольшей скоростью.
4. Скорость реакции возрастает при увеличении
1) концентрации реагентов
2) концентрации продуктов реакции
3) объема реагентов
4) объема продуктов реакции
5. Соляная кислота с максимальной скоростью реагирует с железом, которое находится в виде
6. Увеличение температуры в большей степени увеличивает скорость реакций
3) одинаково для всех реакций
7. Как изменится скорость реакции 
при увеличении давления в три раза?
1) увеличится в 2 раза
2) увеличится в 3 раза
3) уменьшится в 3 раза
8. Катализатор увеличивает скорость
1) прямой и обратной реакций одинаково
2) только прямой реакции
3) только обратной реакции
4) прямой реакции больше, чем обратной
9. Для увеличения скорости реакции железа с хлором надо
1) понизить температуру
2) понизить давление хлора
3) измельчить железо
4) добавить ингибитор реакции
10. Скорость реакции понизится при
1) добавлении катализатора
2) повышении температуры
3) разбавлении раствора кислоты
4) повышении давления
Тесты с выбором ответа для самостоятельного решения
11. Три реакции в сосудах равного объема протекали с такими скоростями, что за одно и то же время в первом сосуде образовалось 10,2 г сероводорода, во втором — 5,4 г воды, в третьем — 24,3 г бромоводорода. В каком из сосудов реакция образования вещества шла с наибольшей средней скоростью?
4) скорости равны
12. С наибольшей скоростью при низких температурах водород реагирует с
13. С наибольшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция
1) железа с серой
2) растворов гидроксида калия и серной кислоты
3) меди с раствором азотной кислоты
4) оксида магния с раствором соляной кислоты
14. Скорость взаимодействия гранулы цинка минимальна с раствором кислоты
15. Наиболее бурно выделяется газ при взаимодействии карбоната кальция с раствором серной кислоты, если карбонат кальция находится в виде
3) мраморной фигурки
16. С увеличением температуры возрастает скорость реакций
3) любых реакций
17. Во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении давления в два раза?
18. Какие из приведенных утверждений верны? А. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но само в ней не участвует. Б. Катализатор в равной степени увеличивает скорости прямой и обратной реакций.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
19. Для уменьшения скорости взаимодействия цинка с хлором следует
1) добавить катализатор
2) увеличить давление хлора
3) измельчить цинк
4) уменьшить температуру
20. Скорость реакции повысится при
1) понижении давления
2) разбавлении раствора кислоты
3) повышении температуры
4) повышении давления
Ответы на тесты раздела 1.4.3
1. 1 2. 2 3. 4 4. 1 5. 3 6. 2 7. 4 8. 1 9. 3 10. 3 11. 4 12. 1 13. 2 14. 3 15. 2 16. 3 17. 1 18. 2 19. 4 20. 3
Решения тестов раздела 1.4.3
Решение 1. Скорость гомогенной химической реакции — это изменение количества вещества за единицу времени в единице объема: где v — скорость, τ — время, V — объем, Δv = v2– v1, где v2 — количество вещества продуктов реакции, a v1 — количество вещества реагентов. Скорость может измеряться в моль/(с∙л). Так как количество вещества реагентов уменьшается в ходе реакции Δv < 0, а количество вещества продуктов увеличивается в ходе реакции Δv >0, то перед выражением скорости химической реакции ставится знак минус для реагентов и знак плюс для продуктов реакции.
Поскольку в условии задачи указано, что объемы сосудов и время реакций были одинаковыми, то скорость реакции будет пропорциональна количеству образовавшегося вещества. Определим количество вещества образовавшихся продуктов. 
Видно, что наибольшее количество вещества образовалось в первом сосуде.
Решение 2. Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ и условий протекания реакции (концентрации, температуры, давления газа, катализатора и т.д.). Химическая активность металлов главных подгрупп ослабевает в периодах и усиливается в группах периодической системы элементов. Химическая активность неметаллов усиливается в периодах и ослабевает в группах периодической системы элементов. В растворах химическая активность металлов характеризуется электрохимическим рядом напряжений металлов.
Согласно ряду напряжений металлов наиболее активным среди перечисленных в задании металлов является магний. Именно магний и будет с наибольшей скоростью реагировать с раствором соляной кислоты.
Решение 3. Различают реакции гомогенные и гетерогенные. В гомогенных реакциях реагенты составляют одну фазу — жидкую или газообразную. В этом случае реакция идет во всем объеме реагентов. В гетерогенных реакциях реагенты находятся в разных фазах: твердая фаза реагирует с жидкой фазой или твердая фаза реагирует с газовой фазой. В этом случае реакция идет только на поверхности раздела двух фаз. Гомогенные реакции идут с большими скоростями, чем гетерогенные реакции.
Среди перечисленных в задании реакций первые три реакции гетерогенные, а четвертая — гомогенная. Именно эта реакция между ионами протекает с наибольшей скоростью — практически мгновенно.
Решение 4. Увеличение концентраций реагирующих веществ приводит к увеличению числа столкновений между молекулами и к увеличению скорости химической реакции. Поэтому увеличение концентраций реагентов приводит к увеличению скорости данной реакции. Увеличение концентраций продуктов реакции не влияет на скорость данной прямой реакции, но приводит к увеличению скорости обратной реакции. Поскольку скорость реакции определяется как изменение количества вещества за единицу времени в единице объема, то изменение объема системы при неизменности других параметров не меняет скорость реакции. Если же при увеличении объема, например при разбавлении раствора, концентрации реагентов или продуктов уменьшились, то это приводит к уменьшению скорости прямой или обратной реакции соответственно.
Решение 5. Скорость реакции не зависит от концентрации твердых веществ, которая остается постоянной, а зависит от площади поверхности твердых веществ. При уменьшении размеров частиц твердого вещества площадь поверхности твердого вещества увеличивается, что и приводит к увеличению скорости реакции этого твердого вещества с жидкостью или газом. Поэтому с соляной кислотой с наибольшей скоростью будет реагировать железо в виде порошка.
Решение 6. При увеличении температуры возрастают скорости любых химических реакций. Правило Вант-Гоффа: при увеличении температуры на 10° скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Время протекания химической реакции обратно пропорционально скорости реакции. Повышение температуры увеличивает скорость эндотермических реакций в большей степени, чем скорость экзотермических реакций. Именно поэтому при повышении температуры равновесие сдвигается в сторону эндотермических реакций. Реакции соединения, как правило, являются экзотермическими реакциями.
Решение 7. Изменение давления влияет на скорость реакции с участием газообразных реагентов, при этом повышение давления в системе приводит к увеличению концентрации реагентов и соответственно к увеличению скорости реакции между ними. Концентрации твердых и жидких реагентов при изменении давления не меняются, поэтому и скорости реакций между жидкими и твердыми реагентами при изменении давления не меняются. Поэтому скорость указанной в задании реакции при увеличении давления не изменится.
Решение 8. Катализаторы — вещества, изменяющие скорость химической реакции и остающиеся неизменными после реакции. Принимая участие в реакции, катализаторы изменяют механизм реакции, уменьшая энергию активации, что и приводит к увеличению скорости реакции. Энергия активации — это энергия, которую нужно сообщить молекулам реагирующих веществ для осуществления реакции между ними. Не каждое столкновение двух молекул приводит к реакции. Реакция происходит, если эти молекулы имеют энергию большую, чем энергия активации для данной реакции. В случае равновесия катализаторы одинаково увеличивают скорости прямой и обратной реакций, не сдвигая равновесия.
Решение 9. Реакция железа с хлором — это реакция твердого вещества с газом: При понижении температуры скорость этой реакции, как и любой другой реакции, уменьшается. При понижении давления хлора его концентрация уменьшается и скорость реакции также уменьшается. При измельчении железа площадь поверхности железа увеличивается и скорость реакции также увеличивается. Ингибиторы реакции — это вещества, подобные катализаторам, но действующие противоположно им. Ингибиторы меняют механизм реакции, увеличивают энергию активации и уменьшают скорость реакции. Добавление ингибиторов реакции уменьшает скорость реакции.
Решение 10. Реакция цинка с соляной кислотой — это реакция твердого вещества с раствором. Добавление катализатора и повышение температуры приводят к увеличению скорости реакции. Разбавление раствора соляной кислоты уменьшает концентрацию кислоты и уменьшает скорость реакции. Повышение давления в системе не меняет скорость реакции, поскольку среди реагентов нет газообразных веществ.
Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.
Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.
Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.
Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.
© 2014-2024 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.
Скорость химических реакций
Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства В зависимости от типа химической реакции (гомогенная или гетерогенная) меняется характер реакционного пространства. Реакционным пространством принято называть область, в которой локализован химический процесс: объем (V), площадь (S).
Реакционным пространством гомогенных реакций является объем, заполненный реагентами. Так как отношение количества вещества к единице объема называется концентрацией (с), то скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации исходных веществ или продуктов реакции во времени. Различают среднюю и мгновенную скорости реакции.
Средняя скорость реакции равна:
где с2 и с1 — концентрации исходных веществ в моменты времени t2 и t1.
Скорость реакции в данный момент времени или мгновенная (истинная)скорость реакции vравна:
Скорость реакции в СИ имеет единицу [моль×м-3×с-1], также используются и другие единицы величины [моль×л-1×с-1], [моль×см-3 ×с-1], [моль×см –З×мин-1].
Скоростью гетерогенной химической реакции v называют, изменение количества реагирующего вещества (Dn) за единицу времени (Dt) на единице площади раздела фаз (S) и определяется по формуле:
или через производную:
Единица скорости гетерогенной реакции — моль/м2 ×с.
Пример 1. В сосуде смешали хлор и водород. Смесь нагрели. Через 5 с концентрация хлороводорода в сосуде стала равной 0,05 моль/дм3. Определите среднюю скорость образования хлороволорода (моль/дм3 с).
Решение. Определяем изменение концентрации хлороводорода в сосуде через 5 с после начала реакции:
где с2, с1 — конечная и начальная молярная концентрация HСl.
Dс (НСl) = 0,05 — 0 = 0,05 моль/дм3.
Рассчитаем среднюю скорость образования хлороводорода, используя уравнение (3.1):
Ответ: 7 = 0,01 моль/дм3 ×с.
Пример 2. В сосуде объемом 3 дм3 протекает реакция:
Читайте также: Алюминия Гидроксид: формула, получение, разложение, химические свойства
Исходная масса водорода равна 1 г. Через 2 с после начала реакции масса водорода стала равной 0,4 г. Определите среднюю скорость образования С2Н6 (моль/дм’×с).
Решение. Масса водорода, вступившего в реакцию (mпрор (H2)), равна разнице между исходной массой водорода (mисх (Н2)) и конечной массой непрореагировавшего водорода (тк (Н2)):
тпрор.(Н2)= тисх (Н2)-mк(Н2); тпрор (Н2)= 1-0,4 = 0,6 г.
Рассчитаем количество водорода:
Определяем количество образовавшегося С2Н6:
— по уравнению: из 2 моль Н2 образуется ® 1 моль С2Н6;
— по условию: из 0,3 моль Н2 образуется ® х моль С2Н6.
n(С2Н6) = 0,15 моль.
Вычисляем концентрацию образовавшегося С2Н6:
Находим изменение концентрации С2Н6:
0,05-0 = 0,05 моль/дм3. Рассчитаем среднюю скорость образования С2Н6, используя уравнение (3.1):
Ответ: =0,025 моль/дм3 ×с.
Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Скорость химической реакции определяется следующими основными факторами:
1) природой реагирующих веществ (энергия активации);
2) концентрацией реагирующих веществ (закон действующих масс);
3) температурой (правило Вант-Гоффа);
4) наличием катализаторов (энергия активации);
5) давлением (реакции с участием газов);
6) степенью измельчения (реакции, протекающие с участием твердых веществ);
7) видом излучения (видимое, УФ, ИК, рентгеновское).
Зависимость скорости химической реакции от концентрации выражается основным законом химической кинетики — законом действующих масс.
Закон действующих масс. В 1865 г. профессор Н. Н. Бекетов впервые высказал гипотезу о количественной взаимосвязи между массами реагентов и временем течения реакции: «… притяжение пропорционально произведению действующих масс». Эта гипотеза нашла подтверждение в законе действия масс, который был установлен в 1867 г. двумя норвежскими химиками К. М. Гульдбергом и П. Вааге. Современная формулировка закона действия масс такова: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степе нях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравненш реакции.
Для реакции аА + bВ = тМ + nN кинетическое уравнение за-кона действия масс имеет вид:
Читайте также: Металлические сплавы и композиты
где — скорость реакции;
k — коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости химической реакции (при = 1 моль/дм3 k численно равна ); — концентрации реагентов, участвующих в реакции.
Константа скорости химической реакции не зависит от концентрации реагентов, а определяется природой реагирующих веществ и условиями протекания реакций (температурой, наличием катализатора). Для конкретной реакции, протекающей при данных условиях, константа скорости есть величина постоянная.
Пример 3. Написать кинетическое уравнение закона действия масс для реакции:
2NO (г) + С12 (г) = 2NOCl (г).
Решение. Уравнение (3.5) для данной химической реакции имеет :ледующий вид:
Для гетерогенных химических реакций в уравнение закона действующих масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой или жидкой фазах. Концентрация вещества, находящегося в твердой фазе, обычно постоянна и входит в константу скорости.
Пример 4. Написать кинетическое уравнение закона действия масс для реакций:
a)4Fe(т) + 3O2(г) = 2Fe2O3(т);
б) СаСОз (т) = СаО (т) + СО2 (г).
Решение. Уравнение (3.5) для данных реакций будет иметь следующий вид:
Поскольку карбонат кальция — твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции, т. е. в данном случае скорость реакции при определенной температуре постоянна.
Пример 5. Во сколько раз увеличится скорость реакции окисления оксида азота (II) кислородом, если концентрации реагентов увеличить в два раза?
Решение. Записываем уравнение реакции:
Обозначим начальные и конечные концентрации реагентов соответственно с1(NO), cl(O2) и c2(NO), c2(O2). Точно так же обозначим начальную и конечную скорости реакций: vt, v2. Тогда, используя уравнение (3.5), получим:
По условию с2(NO) = 2c1 (NO), с2(О2) =2с1(О2).
Находим v2 =к[2c1(NO)]2 ×2cl(O2).
Находим, во сколько раз увеличится скорость реакции:
Влияние давления на скорость химической реакции наиболее существенно для процессов с участием газов. При изменении давления в и раз в п раз уменьшается объем иn раз возрастает концентрация, и наоборот.
Пример 6. Во сколько раз возрастет скорость химической реакции между газообразными веществами, реагирующими по уравнению А + В = С, если увеличить давление в системе в 2 раза?
Читайте также: Основные химические понятия и физические величины
Решение. Используя уравнение (3.5), выражаем скорость реакции до увеличения давления:
Кинетическое уравнение после увеличения давления будет иметь следующий вид:
При увеличении давления в 2 раза объем газовой смеси согласно закону Бойля-Мариотта (рУ = const) уменьшится также в 2 раза. Следовательно, концентрация веществ возрастет в 2 раза.
Таким образом, с2(А) = 2c1(A), c2(B) = 2с1<В). Тогда
Определяем, во сколько раз возрастет скорость реакции при увеличении давления:
При решении задач необходимо учитывать, что концентрации реагирующих веществ со временем уменьшаются, а концентрации продуктов растут.
Пример 7. Для реакции 4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О начальные концентрации NH3 и О2 равны соответственно 2 моль/дм3 и 3 моль/дм3- Определите их концентрации в момент времени, когда прореагирует 30 % NH3.
Решение. В подобных задачах подразумевается, что объем реакционной системы со временем не изменяется. Пусть объем системы равен 1 дм3, тогда концентрации реагентов, как следует из формулы
численно равны их количествам, т. е. n(NH3) = 2 моль и n(О2) = 3 моль. Далее решаем задачу с использованием количества вещества, а затем определяем концентрации по формуле
Рассчитываем количество прореагировавшего аммиака:
nпрор(NH3) = n1(NH3) ×0,3 = 2×0,3 = 0,6 моль. Тогда количество оставшегося аммиака равно:
n2 (NH3 ) = 2 — 0,6 = 1,4 моль,
а его концентрация:
c2(NH3) = = l,4 моль /дм3.
Находим количество прореагировавшего кислорода. Согласно уравнению реакции 4 моль NH3 реагирует с 5 моль O2, а 0,6 моль прореагировавшего NH3 будет взаимодействовать с х моль О2.
4 моль МН3 — 5 моль О2;
0,6 моль NH3 — х моль О2.
Отсюда х = = 0,75 моль.
Тогда количество оставшегося кислорода равно: n2(O2)=n1(O2)-nпрор (O2)=3-0,75 = 2,25моль;
с2 (О2 )= = 2,25 моль/ дм3.
Ответ: 1,4 моль/дм3 NН5; 2,25 моль/дм3 О2.