5. Установите, как изменится скорость химической реакции

2NO + H₂ = N₂O + H₂O, если:

а) уменьшить объем реакционной смеси в 2 раза;

б) уменьшить давление в 2 раза;

в) увеличить концентрации исходных веществ в 2 раза.

Решение.

1. Составим кинетическое уравнение реакции:

V=k*C(NO)²*C(H₂)

2.После уменьшения объема реакционной смеси в 2 раза концентрации реагентов увеличатся тоже в два раза. Тогда кинетическое уравнение примет вид:

V^/=k*(2C(NO))²*(2C(H₂))=2²*2 V=8 V.

Как видно из расчетов, после уменьшения объема реакционной смеси в 2 раза скорость реакции возрастет в 8 раз.

3. Уменьшение давления в 2 раза приведет к соответствующему уменьшению концентраций реагентов. Кинетическое уравнение примет вид:

V^//=k*(1/2C(NO))²*(1/2C(H₂))=(1/2)²*(1/2) V=1/8 V

Из расчетов следует, что после уменьшения давления реакционной смеси в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз.

4. Увеличение концентраций исходных веществ в 2 раза приведет к эффекту, аналогичному при соответствующем уменьшении объема системы:

V^///=k*(2C(NO))²*(2C(H₂))=2²*2 V=8 V

Т.о, после увеличения концентраций исходных веществ в 2 раза скорость реакции возрастет в 8 раз

6. Объясните, как влияет повышение температуры, давления и концентрации исходных веществ на экзотермическую реакцию синтеза аммиака из простых веществ.

Решение.

1. Запишем уравнение реакции синтеза аммиака из простых веществ:

N_{2 (г)}+3H_2(г)=2NH_3(г) 0

Данная реакция является обратимой, гомогенной (все реагенты – газы,), протекает с уменьшением объема (в реакцию вступает 4 объема исходных газов-реагентов, получается 2 объема газообразного продукта).

2. Повышение температуры, давления и концентрации исходных веществ будет влиять на рассматриваемую реакцию в соответствии с законом Ле-Шателье:

Если на систему, находящуюся в химическом равновесии, подействовать извне, то равновесие сместится в сторону реакции, компенсирующей внешнее воздействие.

3. Повышение температуры будет смещать равновесие в сторону обратной эндотермической реакции, протекающей с поглощением тепла.

4. Повышение давления будет смещать равновесие в сторону прямой реакции, протекающей с уменьшением объема реакционной смеси, т.е., с уменьшением давления.

5. Повышение концентраций исходных веществ(азота и водорода) будет смещать равновесие в сторону прямой реакции, ведущей к уменьшению этих концентраций.

6.Таким образом, из рассмотренных факторов повышение давления и концентраций исходных веществ будет благоприятно влиять на экзотермическую реакцию синтеза аммиака из простых веществ, способствовать увеличению ее выхода. Напротив, повышение температуры будет способствовать уменьшению выхода прямой реакции.

7. В биологическом полимере (белке) имеет место следующее превращение:

нативное состояние ↔ денатурированное состояние,

причем при повышении температуры равновесие сдвигается вправо.

Сделайте вывод об энтальпии реакции (принцип Ле-Шателье).

Решение.

1.Принцип Ле-Шателье гласит: Если на систему, находящуюся в химическом равновесии, подействовать извне, то равновесие сместится в сторону реакции, компенсирующей внешнее воздействие.

2. В соответствии с этим принципом при повышении температуры равновесие сдвигается в сторону эндотермической реакции, протекающей с поглощением тепла, т.е., с увеличением энтальпии реакции.

3. Поскольку, согласно условию, при повышении температуры равновесие сдвигается вправо , то прямая реакция (идущая вправо) – эндотермическая:

нативное состояние ↔ денатурированное состояние, >0