2. Примеры решения задач
Пример 1. Написать математическое выражение закона действия масс для гомогенной реакции :
2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г)
Решение.
В связи с тем, что перед NO
стоит коэффициент 2, а перед O2
стоит коэффициент 1 в законе действия
масс стоит концентрация NO
в квадрате, а концентрация O2
в первой степени:
Пример 2. Написать математическое выражение закона действия масс для гетерогенной реакции:
2C(к) + O2(г) = 2CO(г)
Решение.
Твердая фаза в явном виде не входит в
закон действия масс, поэтому для данной
реакции:
Пример 3. Во сколько раз изменится скорость реакции
2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г)
при увеличении концентрации NO в 3 раза?
Решение. Первоначальная скорость реакции может быть записана следующим образом:
после повышения концентрации NO в 3 раза
Таким образом, скорость реакции увеличилась в 9 раз.
Пример 4. Во сколько раз изменится скорость реакции
2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г)
при увеличении объема системы в 3 раза?
Решение. Увеличение
объема в системе равносильно уменьшению
давлению: во сколько раз увеличивается
объем, во столько же раз уменьшается
давление, поэтому задачу можно
переформулировать: во сколько раз
изменится скорость реакции при уменьшении
давления в системе в 3 раза? Для расчета
следует использовать уравнение закона
действия масс, в котором скорость
выражена через парциальные давления,
т.е:
При уменьшении общего давления в системе парциальные давления всех компонентов уменьшаются в такое же число раз:
Таким образом, скорость реакции уменьшилась в 27 раз.
Пример 5. Вычислить, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры на 30оС, если температурный коэффициент равен 2.
Решение. По правилу Вант-Гоффа
Пример 6. Определить температурный коэффициент γ для реакции, скорость которой увеличилась в 32 раза при увеличении температуры на 50 К.
Решение.
Подставим условие в правило Вант-Гоффа:
.
Получится
.
Теперь надо представить 32 как число,
возведенное в степень 5, т.е. 32=25.
Следовательно, 25=
γ5.
Отсюда γ=2.
Пример 7.Скорость
реакции 2СO(г)
+ O2(г)
= 2СО2(г) при
концентрациях
равна 0,72. Вычислить константу скорости
реакции.
Решение. Запишем закон действия масс для данной реакции
выразим из него
константу скорости
.
3 Вопросы для самоконтроля
1. В чем разница между гомогенными и гетерогенными реакциями?
2. Какие факторы влияют на скорость химических реакций?
3. Как формулируется закон действия масс? Каков физический смысл константы скорости реакции?
4. Как влияет температура на скорость химических реакций?
5. Сформулируйте правило Вант-Гоффа.
6. Напишите математическое выражение закона действия масс для реакции
4Al(к) + 3O2(г) = 2Al2O3(к)
7. Во сколько раз изменится скорость реакции
N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г)
при уменьшении объема системы в 3 раза?
8. Во сколько раз изменится скорость реакции
2Fe2O3(к) + 3CO(г) = 4Fe(к) + 3CO2(г)
при увеличении концентрации CO в 3 раза?
9. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры на 50оС, если температурный коэффициент равен 3.
10.Определите температурный коэффициент γ для реакции, скорость которой уменьшилась в 32 раза при понижении температуры с 70ºС до 20ºС.
11. Скорость реакции 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г)
при
равна 0,054. Константа скорости реакции
равна 0,012. Вычислите
.