УРОВЕНЬ А

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

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= 0,4 моль/л, C= 0,8 моль/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) + O2(Г) = 2CO2(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) V уменьшается 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) - ? а) - ?

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

где 103 – коэффициент пересчета кДж в Дж, тогда

=101,09 = 12,3 раза;

б) зависимость скорости реакции от наличия катализатора выражается уравнением:

= 2,11

откуда = 102,11 = 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.