Тема 4:Химическая кинетика и её значение для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов

Дайте краткий ответ на теоретические вопросы:

1. Принцип Ле-Шателье.

Направление смещения равновесия определяется правилом Ле-Шателье, согласно которому если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то в системе возникнет противодействие. Это значит, что до установления нового равновесия получает большую скорость та реакция, которая уменьшает внешнее воздействие и, таким образом, равновесие смещается в сторону образования продуктов этой реакции.

2. Зависимость энергии Гиббса и константы равновесия от температуры.

Уравнение изотермы связывает энергию Гиббса и константу равновесия (при T = const):

,

Уравнение изотермы позволяет прогнозировать изменение константы скорости реакции и соответственно смещение равновесия при изменении концентрации какого-либо вещества или температуры. Из уравнения изотермы можно сделать вывод: если К>1 (ΔG<0) идет прямая реакция, K<1 (ΔG>0) идет обратная реакция, в случае K=1 (ΔG=0) имеет место равновесие

Решите задачи:

Задача 1:

При синтезе аммиака равновесие установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: =4 моль/л, =2 моль/л, =6 моль/л. Рассчитайте константу равновесия этой реакции и исходные концентрации азота и водорода.

Решение:

Константа равновесия этой реакции равна:

Исходные концентрации азота и водорода находим на основе уравнения реакции. На образование двух молей NH₃ расходуется один моль N₂, а на образование шести молей аммиака потребовалось: моль азота. Учитывая равновесную концентрацию азота, находим его первоначальную концентрацию:

моль/л

На образование двух молей NH₃ необходимо израсходовать 3 моль водорода, а для получения шести молей NH₃ требуется водорода: моль:

моль/л

Таким образом, реакция начиналась при =7 моль/л; = 11 моль/л

Ответ: К=1,1; =7 моль/л; = 11 моль/л

Задача №2

В лаборатории имеются растворы: 3% раствор H₂O₂ и концентрированный раствор Fe₂(SO₄)₃, а также MnO₂. Используя эти реактивы осуществить гомогенный и гетерогенный катализ реакции разложения H₂O₂.

Вопросы:

1.Что такое катализатор?

Это вещество, которое, не смещая равновесия химической реакции, увеличивает ее скорость, оставаясь в конце реакции химически неизменным

2. Почему в присутствии катализаторов изменяется скорость реакции?

Катализаторы снижают энергию активации, поэтому в их присутствии реакции протекают быстрее.

3. В чем заключается отличие гомогенного катализа от гетерогенного?

Гомогенный катализ наблюдается тогда, когда катализатор и реагирующие вещества находятся в одном и том том же агрегатном состоянии –жидком или газообразном.Гомогенные реакции характеризуются отсутствиемповерхности раздела между реагентами, поэтому ихвзаимодействие протекает по всему объему системы.Гетерогенные реакции характеризуются наличиемповерхности раздела между реагентами, где и протекает ихвзаимодействие.Гетерогеный катализ наблюдается тогда когда реагирующие вещества находятся в одном , а катализатор в другом агрегатном состоянии. Чаще катализатор бывает твердым, а реагирующие вещества жидкими или газообразными.

4.Какой катализатор Вы выберете для гомогенного катализа разложения H₂O₂?

Так как 3% раствор H₂O₂ – жидкость, то для гомогенного катализа следует выбрать концентрированный раствор FeCl_3.

5.Какой катализатор Вы выберете для гетерогенного катализа разложения H₂O₂?

MnO₂т.к он в твердом состоянии

.

Ответьте на тесты:

1. Повышение температуры смещает равновесие и сторону реакции

1. прямой

2. обратной

3. экзотермической

4. эндотермической

5. с меньшей константой скорости

Ответ: 4

2. Понижение температуры смещает равновесие и сторону реакции

1. прямой

2. обратной

3. экзотермической

4. экзотермической

5. с меньшей константой скорости

Ответ:4

3. Повышение давления смещает равновесие в сторону реакции

1. прямой

2. обратной

3. экзотермической

4. с образованием большего количества газообразных продуктов

5. с образованием меньшего количества газообразных продуктов

Ответ: 5

4. Понижение давления смещает равновесие и сторону реакции

1. прямой

2. обратной

3. эндотермической

4. с образованием большего количества газообразных продуктов

5. с образованием меньшего количества газообразных продуктов

Ответ:4

Занятие №5