3. Предложите способы увеличения выхода продуктов данной химической реакции.

Для увеличения выхода продуктов данной химической реакции необходимо смещение химического равновесия в сторону продуктов реакции. Применим принцип Ле-Шателье.

1) увеличить температуру системы, т.к. процесс эндотермический

(∆_r H⁰_Т > 0), в соответствии с изобарой Вант-Гоффа:

(dlnK_p /dT) = ∆_r H⁰_Т /(RT²) ;

2) увеличить концентрацию (парциальное давление) исходного газа СО₂ - дополнительный ввод газа;

снижать концентрацию (парциальное давление) продукта реакции СО – отводить газ из сферы реакции;

3) понизить общее давление в системе, т.к. прямая реакция идет с увеличением числа молей газообразных веществ.

ЗАДАЧА 4. Химическая кинетика.

Для заданной химической реакции nА + mВ ® A_nB_m

Т1, К	Т2, К	k1	k2	t , мин	С0 , моль/л
330	400	5 .10-5 л2×моль-2×с-1	2 .10-1 л2×моль-2×с-1	30	0,1

1. Рассчитайте энергию активации по значениям констант скорости реакции k₁ и k₂ при температурах Т₁ и Т₂ , соответственно. Дайте определение и предложите способы изменения энергии активации.

Зависимость константы скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса:

где R = 8,31 Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная.

Для заданной химической реакции:

ln(2 ^.10^-1/ 5 ^.10^-5) = Е_акт ^. (400 - 330 ) / 8,31^. 400 ^. 330, решаем уравнение и получаем: Е_акт =130 кДж/моль.

Энергия активации – энергия, необходимая для перехода реагирующих частиц в состояние активированного комплекса. Энергию активации можно уменьшить с помощью катализатора.

2. Определите количество вещества (моль/л), израсходованного за указанное время t при температуре т2 , если начальная концентрация реагентов одинакова и равна с0 .

По размерности константы скорости химической реакции,

[ k ] = [л²×моль^-2×с^-1] , определяем порядок химической реакции: n=3.

Изменение концентрации исходных веществ по времени при одинаковой начальной концентрации исходных веществ для реакции третьего порядка рассчитывается по уравнению:

где с – текущая концентрация веществ в момент времени τ,

с₀ – начальная концентрация веществ, k – константа скорости,

τ – время.

Рассчитаем текущую концентрацию исходных веществ с в момент времени τ =30мин =1800 сек при температуре 400 К,

k₂= 2 ^.10^-1 л²×моль^-2×с^-1:

,

решаем уравнение и получаем: с = 0,035 моль/л.

Количество вещества (моль/л), израсходованного за 30 минут при температуре 400 К:

Δс = с₀ - с = 0,1- 0,035= 0,065 моль/л.