5. Скорость химических реакций и химическое равновесие уровень а

1. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А_(Г) + 2В_(Г) = 2С_(Г). Константа скорости этой реакции равна 0,1. Начальные концентрации реагирующих веществ с = 0,4 моль/л, с = 0,8 моль/л. Вычислить начальную скорость реакции и определить, во сколько раз она изменится, если концентрация вещества А уменьшится на 0,1 моль/л.

Дано: Уравнение реакции, К = 0,1, C= 0,4моль/л, C= 0,8моль/л, уменьшается на 0,1 моль/л нач.–?-?

РЕШЕНИЕ: В простейших одностадийных реакциях скорость пропорциональна концентрациям реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции: = k·· (5.1) = k·C·= 0,1∙0,4·0,82 = =0,0256 моль/(л∙с). Уменьшение концентрации вещества А на 0,1 моль/л сопровождается уменьшением концентрации вещества В на 0,2 моль/л, так

как исходные вещества реагируют между собой согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции:

1моль А – 2 моль В

0,1 Моль а – х моль в

х = моль.

Тогда = 0,1(0,4-0,1)(0,8-0,2)² = 0,0108 моль/(л·с).

В связи с уменьшением концентрации реагирующих веществ в ходе реакции скорость реакции уменьшается:

= .

Ответ: = 0,0256 моль/(л∙с).

При уменьшении концентрации вещества А на 0,1 моль/л скорость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

2. Как изменится скорость реакции:

2CO_(Г) + O_2(Г) = 2CO_2(Г), если: а) уменьшить давление в системе в 2 раза; б) уменьшить объем системы в 3 раза?

Дано: Уравнение реакции, а) Р уменьшается в два раза, б) Vуменьшается в три раза –?

РЕШЕНИЕ: На основании закона действующих масс = k··(5.2) а) уменьшение давления в системе в 2 раза равносильно уменьшению концентраций реагирующих веществ во столько же раз. Следовательно:

= k·· = · ·k·(·=.

Тогда:

= .

б) уменьшение объема в системе в 3 раза равносильно увеличению концентрации реагирующих веществ во столько же раз:

= k·(3)²·(3) = 3²·3·k·(·= 27.

Тогда: = 27 .

Ответ: а) при уменьшении давления в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз; б) при уменьшении объема системы в 3 раза скорость реакции увеличится в 27 раз.

3. Энергия активации некоторой реакции равна

60 кДж/моль. Во сколько раз изменится скорость этой реакции: а) при повышении температуры от 320 до 360К? б) если она протекает при 298 К в присутствии катализатора (= 48 кДж/моль)?

Дано: Еакт= 60 кДж/моль, а) Т1= 320К, Т2= 360К, б) Т = 298К, = 48 кДж/моль а) - ? б) -?

РЕШЕНИЕ: а) Из уравнения Аррениуса получаем: = = = 1,09

где 10³ – коэффициент пересчета кДж в Дж, тогда

=10^1,09 = 12,3 раза;

б) зависимость скорости реакции от наличия катализатора выражается уравнением:

= 2,11

откуда = 10^2,11 = 129.

Ответ:

а) при повышении температуры от 320 до 360К скорость реакции возрастает в 12,3 раза;

б) в присутствии катализатора скорость реакции возрастает в 129 раз.