0,1 Моль а – х моль в

х = моль.

Тогда = 0,1(0,4-0,1)(0,8-0,2)² = 0,0108 моль/(л·с).

В связи с уменьшением концентрации реагирующих веществ в ходе реакции скорость реакции уменьшается:

= .

Ответ: = 0,0256 моль/(л∙с).

При уменьшении концентрации вещества А на 0,1 моль/л скорость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

2. Как изменится скорость реакции:

2CO_(Г) + O_2(Г) <=> 2CO_2(Г), если: а) уменьшить давление в системе в 2 раза; б) увеличить концентрацию CO в 3 раза при неизменной концентрации O₂; в) уменьшить объем системы в 3 раза?

Дано:

Уравнение реакции,

а) Р уменьшается в

два раза, б) увеличивается в

три раза, в) V уменьшается в

три раза

–?

РЕШЕНИЕ: На основании закона действующих масс V0 = K· · (5.2) а) уменьшение давления в системе в 2 раза равносильно уменьшению концентраций реагирующих веществ во столько же раз. Следовательно:

V₁ = K· · = · · K· · = V₀.

Тогда:

= раз.

б) при увеличении концентрации CO в 3 раза при неизменной концентрации O₂:

V₁ = K·(3 )²· = 3²·K· · = 9V₀.

Тогда: = 9 раз.

в) уменьшение объема в системе в 3 раза равносильно увеличению концентрации реагирующих веществ во столько же раз:

V₁ = K·(3 )²·(3 ) = 3²·3·K· · = 27V₀.

Тогда: = 27 раз.

Ответ: а) при уменьшении давления в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз; б) при увеличении концентрации CO в 3 раза при неизменной концентрации O₂ скорость реакции увеличится в 9 раз; в) при уменьшении объема системы в 3 раза скорость реакции увеличится в 27 раз.

3. При погружении цинковой пластины в раствор хлороводородной кислоты за определенное время при температуре t₁ = 21⁰С выделилось 8 см³ водорода (н.у.), а при температуре t₂ = 31⁰С за то же время выделилось 13 см³ водорода. Рассчитать энергию активации протекающей реакции.

Дано: t1 = 210С, t2 = 310С, (H2) = 8 см3, (H2) = 13 см3 -? τ = 210С, t2 = 310С, (H2)= 8 см3 (H2)= 13 см3 -?

РЕШЕНИЕ: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Т1 = t1 +273 = 21 + 273 = 294К; Т2 = t2 +273 = 31 + 273 = 304К. Определяем скорость выделения водорода при двух различных температурах = (294K)= ; (5.3) = (304K)= , (5.4) где S – площадь пластины; τ – время протекания реакции.

Тогда = : = . (5.5)

Зная, что , (5.6)

тогда lg = , , откуда =36206,9 Дж/моль = 36,21 кДж/моль.

Ответ: = 36,21 кДж/моль.

Уровень в

1. При разложении пероксида водорода (н2о2) за 300 секунд при температуре 293 к выделилось 6,5 см3 кислорода, а при температуре 303 к за то же время выделилось 15,8 см3 кислорода. Определить:

а) энергию активации реакции,

б) температурный коэффициент скорости реакции, если при полном разложении Н₂О₂ выделилось 29,3 см³ кислорода.

Дано: Т1= 293 К, Т2=303 К, (O2) = 6,5 см3, (O2) =15,8 cм3, (O2) = 29,3 см3 - ? γ - ?

РЕШЕНИЕ: 2Н2О2 = 2H2O + O2 Из зависимости константы скорости реакции от температуры (5.6) следует, что: , откуда =2,3.R . (5.7) Константа скорости реакции первого порядка определяется по уравнению:

, (5.8)

где К_Т– константа скорости реакции первого порядка,

τ – продолжительность разложения пероксида водорода, с,

(O₂) – объем кислорода, выделившийся при полном разложении Н₂О₂, см³,

(O₂) – объем кислорода, выделившийся при разложении Н₂О₂ за время τ, см³.

Следовательно, для температуры 293 К:

К₂₉₃ =0,000835,

для температуры 303 К:

К₃₀₃ =0,00258,

тогда =2,3^.8,31 =83137,8 Дж/моль=

=83,14 кДж/моль.

Температурный коэффициент скорости реакции при изменении температуры на 10 градусов равен:

γ= = =3,09.

Ответ: =83,14 кДж/моль, γ=3,09.

2. На основании принципа Ле Шателье определить, в каком направлении сместится равновесие в следующей системе: 2SO_2(г) + O_2(г) <=> 2SO_3(г), Δ_rH⁰(298K) = -284,2 кДж, при: а) понижении температуры, б) повышении концентрации SO_3, в) повышении давления.

Записать выражение константы равновесия реакции.

Дано: Уравнение реакции ΔrH0(298K)=-284,2 кДж Определить направление смещения равновесия при изменении Т, Р, С

РЕШЕНИЕ: Выражение константы равновесия реакции может быть приведено в зависимости от равновесных парциальных давле-ний газообразных участников реакции (5.9) или от их равновесных концентраций (5.10):

, (5.9) . (5.10)

а) Выражение зависимости константы равновесия от термодинамических характеристик реакции имеет вид:

-2,3RTlgK_P = Δ_rH⁰(298K) – T^.Δ_rS⁰(298K), откуда

. Смещение равновесия реакции при изменении температуры зависит от знака изменения стандартной энтальпии реакции Δ_rH⁰(298K). Так как Δ_rH⁰(298K)<0, то при понижении температуры показатель степени будет возрастать. А это означает, что значение К_Р так же будет возрастать.

возрастает при увеличении числителя и уменьшении знаменателя, а это возможно при протекании прямой реакции, т.е равновесие 2SO_2(г) + O_2(г) <=> 2SO_3(г) будет смещено вправо (→).

б) Константа равновесия остается величиной постоянной при любом изменении концентрации участников реакции. Поэтому при повышении концентрации SO₃ (числитель) при неизменном значении К_С должны автоматически возрасти концентрации исходных веществ (знаменатель), а это возможно при протекании обратной реакции, т.е. в этом случае равновесие сместится влево (←).

в) В соответствии с принципом Ле Шателье увеличение давления смещает равновесие в сторону той реакции, которая сопровождается уменьшением давления или уменьшением суммарного числа моль газообразных веществ.

(газ)

= 2моль(газ)

Следовательно, при повышении давления равновесие системы смещается вправо (→).

2. Вычислить константу равновесия для гомогенной системы 4NH_3(г) +3O_2(г) <=> 2N_2(г) + 6H₂O_(г), если исходные концентрации NH_3(г) и O_2(г) соответственно равны 6,0 и 5,0 моль/л, а равновесная концентрация N_2(г) равна 1,8 моль/л.

Дано: Уравнение реакции, моль/л, моль/л, [N2] = 1,8 моль/л Kс - ?

РЕШЕНИЕ: . (5.11) Расчет количеств прореагировавших и образовавшихся при установлении равновесия веществ проводится по уравнению реакции. Равновесная концентрация

исходных веществ равна разности исходной концентрации и концентрации прореагировавших веществ. Равновесная концентрация продуктов реакции равна количеству образовавшихся продуктов реакции, т.к. в исходном состоянии их количество было равно нулю.

Обозначим через х количество моль прореагировавших или образовавшихся веществ. Тогда с учетом коэффициентов в уравнении реакции отношения концентраций во второй строке под уравнением реакции равны: ( : : : = 4:3:2:6).

Последовательность расчетов равновесных концентраций веществ, участвующих в реакции, показана ниже:

	4NH3 + 3O2 <=> 2N2 + 6H2O
Исходная концентрация веществ, моль/л	6,0	5,0		0	0
Прореагирова-ло, моль/л	4х	3х	Образо-валось, моль/л	+ 2х	+ 6х
Равновесная концентрация веществ, моль/л	6,0-4х	5,0-3х		2х	6х

По условию задачи равновесная концентрация N₂ равна 1,8 моль/л. В то же время [N₂] = 2х. Следовательно, 2х = 1,8, а х = 0,9. Тогда равновесные концентрации веществ равны, моль/л:

[NH₃] = 6,0-4·0,9 = 2,4 моль/л,

[O₂] = 5,0-3·0,9 = 2,3 моль/л,

[N₂] = 1,8 моль/л,

[H₂O] = 6,0·0,9 = 5,4 моль/л.

=198,95.

Ответ: K_с = 198,95.