6.4 Влияние температуры на скорость реакции

С повышением температуры увеличивается скорость движения молекул и их кинетическая энергия. Активность молекул возрастает, и скорость реакции увеличивается.

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: при увеличении температуры на каждые 10ºС скорость реакции возрастает примерно в 2 раза. Для некоторых реакций скорость возрастает в 3 – 4 раза. Это зависит от природы реагирующих веществ.

Число, показывающее во сколько раз увеличивается скорость реакции при увеличении температуры на 10ºС, называется температурным коэффициентом и обозначается .

Изменение скорости реакции от температуры может быть вычислено по формуле Вант-Гоффа:

, (6.4.1)

где скорости реакции при температурах t₂ и t₁ соответственно; γ – температурный коэффициент Вант-Гоффа.

6.4.1 Алгоритмы решения типовых задач

1 На сколько надо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 50 раз (γ =2,3)?

Решение

Расчет проведём по формуле Вант-Гоффа:

, где

Прологарифмируем обе части полученного равенства:

и после его решения получим ∆t ≈ 47 ⁰С.

Ответ: Чтобы скорость реакции возросла в 50 раз надо повысить температуру на 47 ⁰С.

2. При 393 К реакция заканчивается за 10 минут. За сколько минут эта реакция закончится при 363 К (γ =3,0)?

Решение

Как известно, что между скоростью химической реакции и её продолжительностью существует обратно пропорциональная зависимость:

где τ₁ и τ₂ – время протекания реакции при температурах t₁ и t₂ соответственно.

Следовательно, уравнение (7.2.2.1) можно записать в следующем виде:

откуда

мин.

Ответ: при температуре 363 К эта реакция заканчивается за 270 минут.

6.4.2 Экспериментальная часть

Опыт. В три сухих пробирки налейте по 5 см³ раствора серной кислоты, а в три другие – по 5 см³ раствора тиосульфата натрия. Поместите все пробирки в водяную баню. Через 5 - 7 минут измерьте температуру раствора тиосульфата натрия и слейте содержимое одной пары пробирок. Отсчитайте время от сливания пробирок до появления помутнения. Измерьте температуру раствора тиосульфата натрия в другой пробирке: она должна быть на 10º выше, чем в первом случае.

Слейте содержимое второй пары пробирок и отмерьте время. Опыт с третьей пробиркой проводят при температуре на 20ºС выше первоначальной. Результаты опытов занесите в таблицу 6.4. 2.1.

Таблица 6.4. 2.1 – Влияние температуры на скорость реакции

№№ опыта	Температура опыта, ºС	Время от начала отсчета до помутнения, t	Относительная скорость реакции, = t–1

Выразите графически зависимость скорости реакции от температуры, отложив на оси абсцисс значения температуры, а на оси ординат значения относительной скорости реакции. Чему равно значение температурного коэффициента в вашем опыте?

Напишите уравнение протекающей окислительно-восстановительной реакции.