Обучающие задачи
1. Во сколько раз нужно увеличить давление, чтобы скорость реакции
2NO(газ) + O2(газ) 2NO2(газ) увеличилась в 1000 раз?
Решение. Запишем закон действующих масс для данной реакции при первоначальном давлении, приняв ее за одностадийную:
vo = k . [NO]2 . [O2]
При увеличении давления в х раз путем сжатия концентрация каждого вещества увеличится в х раз, а скорость реакции при этом увеличится, по условию, в 1000 раз, т.е. v1 = 1000 . vo.
В этом случае кинетическое уравнение будет выглядеть так:
v1 = k . (x . [ NO])2 . (x . [O2]) = x3 . vo, то есть x3 . vo = 1000 . vo
Отсюда, х3 = 1000, следовательно, х = 10.
Таким образом, чтобы увеличить скорость данной реакции в 1000 раз, нужно увеличить давление в 10 раз.
2. Как изменится скорость химической реакции
2Fe(тв.) + 3Сl2(газ) 2FeCl3(тв.)
если давление в системе увеличить в 5 раз?
Решение. Концентрация железа (твердого вещества) не входит в кинетическое уравнение прямой реакции, поэтому оно будет выглядеть так:
vo = k . [Cl2]3
При увеличении давления в 5 раз концентрация хлора увеличится тоже в 5 раз и скорость реакции будет равна:
v1 = k . (5 . [Cl2])3 = 125 . k . [Cl2]3 = 125 . vo
Таким образом, скорость реакции увеличится в 125 раз.
3. Скорость некоторой реакции увеличивается в 3.5 раза при повышении температуры реакционной смеси на 100. Во сколько раз увеличится скорость при повышении температуры от 300 до 85 0С?
Решение. По правилу Вант-Гоффа скорость реакции v1 при температуре t1 связана со скоростью реакции v2 при температуре t2 следующим образом:
Подставим в это уравнение данные из условия задачи:
v2 = v1
. 3.5
=
v1 . 3.55.5 = 982.6 .
v1
Таким образом, скорость реакции увеличится в 982.6 раза.
Задания для самостоятельной работы
1. В трех закрытых сосудах одинакового объема проводят независимо друг от друга реакции получения галогеноводородов. Через 30 с после начала реакции в первом сосуде получено 11.1 г HСl, во втором сосуде - 16.2 г HВr, в третьем сосуде - 19.2 г HI. Укажите номер сосуда, в котором реакция протекает с большей скоростью.
2. Напишите согласно закону действующих масс кинетическое уравнение реакций:
а) 2NO(газ) + Сl2(газ) 2NOCl(газ); б) СaO(тв.) + CO2(газ) СaCO3(тв.)
3. Как изменится скорость реакции
А2(газ) + 2В(газ) 2АВ(газ)
протекающей непосредственно между молекулами в закрытом сосуде, если увеличить давление в 6 раз?
4. Во сколько раз уменьшится скорость прямой реакции
2SO2(газ) + O2(газ) 2SO3(газ)
если при постоянной температуре уменьшить в четыре раза давление газовой смеси?
5. Как изменится скорость реакции
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O
протекающей в водном растворе, если реакционную смесь разбавить водой в 2 раза?
6. На сколько градусов надо понизить температуру в реакционной смеси для уменьшения скорости реакции в 27 раз, если температурный коэффициент реакции равен 3?
7. Скорость реакции гидролиза дипептида ферментом хемотрипсином в водном растворе при температуре 25 0С равна 125 условных единиц/мкг фермента, а при 32 0С - 175 условных единиц/мкг фермента. Чему равен температурный коэффициент данной реакции?
8. Две реакции при 10 0С протекают с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент первой равен 2, второй - 3. Как будут относиться скорости этих реакций, если провести их при 40 0С?