5. Химическая кинетика и равновесие

Скорость реакции оценивается по изменению концентраций участвующих в реакции веществ , гдес— концентрация, моль/л,t— время, с. Для одностадийной реакцииA+B→Pосновной закон химической кинетики (закон действующих масс) имеет вид:v = k c_A c_B, гдеk— константа скорости реакции.

Влияние температуры на скорость реакции определяется уравнением Аррениуса: , гдеE_a — энергия активации. Если известны константы скорости реакции при двух температурах, то .

Для приближенных расчетов используют правило Вант-Гоффа: , где — температурный коэффициент.

Для обратимой реакции aA+bBcC+dDконстанта равновесия имеет вид:.

Принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается так, чтобы компенсировать это воздействие.

5.1. Определите порядок реакции и рассчитайте, как изменится начальная скорость гомогенных химических реакций согласно закону действующих масс:

1. 2H₂O₂2H₂O+O₂;v=k[H₂O₂]; если разбавить раствор в 4 раза

2. 2NO₂2NO+O₂;v=k[NO₂]²; если уменьшить давление в 2 раза

3. 2N₂O2N₂+O₂;v=k[N₂O]; если уменьшить объем в 3 раза

4. 2NO+H₂N₂O+H₂O;v=k[NO]²[H₂]; если увеличить давление в 2 раза

5. 2O₃3O₂;v=k[O₃]; если увеличить давление в 2 раза

6. I₂+H₂OHI+HIO;v=k[I₂]; если разбавить раствор водой в 4 раза

7. 2NO+Cl₂2NOCl;v=k[NO]²[Cl₂]; если увеличить давление в 3 раза

8. C₂H₂+H₂C₂H₄;v=k[C₂H₂] [H₂]; если увеличить давление в 2 раза

9. 2NO+O₂2NO₂;v=k[NO]²[O₂]; если увеличить концентрациюNOв 3 раза

10. CO+Cl₂COCl₂;v=k[CO] [Cl₂]^3/2; если увеличить концентрации реагирующих веществ в 4 раза

11. HCHOH₂+CO;v=k[HCHO]²; если уменьшить объем в 2 раза

12. 2F₂O2F₂+O₂;v=k[F₂O]²; если увеличить давление в 2 раза

13. H₂+I₂2HI;v=k[H₂] [I₂]; если увеличить концентрацию водорода в 3 раза

14. H₂+Br₂2HBr;v=k[H₂][Br₂]^1/2; если уменьшить давление в 4 раза

15. 2ICl+H₂2HCl+I₂;v=k[ICl] [H₂]; если увеличить объем в 3 раза

16. C₂Cl₄+Cl₂C₂Cl₆;v=k[Cl₂]^3/2; если увеличить концентрацию С₂Cl₄в 3 раза

17. 2NO+ 2H₂N₂+ 2H₂O;v=k[NO]²[H₂]; если уменьшить концентрацию водорода в 3 раза

18. 2HIH₂+I₂;v=k[HI]²; если увеличить объем в 2 раза

19. HCOOHH₂O+CO;v=k[HCOOH]; если увеличить концентрациюHCOOHв 3 раза

20. 2NO+Br₂2NOBr;v=k[NO]²[Br₂]; если уменьшить давление в 3 раза

5.2. Рассчитайте, как изменится скорость реакции при изменении температуры:

1. при повышении температуры от 20ºС до 50ºС, если при 10ºС k = 6 c^–1, а при 20ºС k = 18 c^–1

2. при повышении температуры от 290 K до 300 К, если E_a = 50,1 кДж/моль

3. при повышении температуры от 20ºС до 60ºС, если = 2

4. при повышении температуры от 20ºС до 60ºС, если при 30ºС k = 1,5 с^–1, а при 50ºС k = 6 с^–1

5. при понижении температуры от –100ºС до –200ºС, если E_a= 20 кДж/моль

6. при повышении температуры от 300 К до 350 К, если = 3

7. при повышении температуры от 400 К до 500 К, если E_a= 60,3 кДж/моль

8. при повышении температуры от 500 К до 1000 К, если E_a= 38,2 кДж/моль

9. при понижении температуры от 90ºС до 30ºС, если  = 2

10. при понижении температуры от 25ºС до 10ºС, если  = 2

11. при повышении температуры от 300 К до 320 К, если E_a= 60,4 кДж/моль

12. при повышении температуры от 27ºС до 37ºС, если E_a = 10 кДж/моль

13. при понижении температуры от –10ºС до –50ºС, если E_a = 25 кДж/моль

14. при повышении температуры от 320 К до 350 К, если при 320 К k = 10 с^–1, а при 330 K k = 25 c^–1

15. при повышении температуры от 25ºС до 50ºС, если  = 3

16. при понижении температуры от 250 К до 220 К, если E_a = 35,7 кДж/моль

17. при повышении температуры от 260 К до 400 К, если E_a= 30,8 кДж/моль

18. при повышении температуры от 60ºС до 100ºС, если  = 3

19. при повышении температуры от 200 К до 220 К, если E_a= 16,9 кДж/моль

20. при понижении температуры от 180 К до 20 К, если E_a= 4,2 кДж/моль