Примеры решения задач

Пример 1. Как изменится скорость реакции

2H₂ + O₂ ,

если давление увеличить в три раза?

Решение. По закону действующих масс скорость реакции

v=k[H₂]²[O₂].

Если давление увеличить в три раза, то и концентрации H₂ и O₂ увеличатся во столько же раз. Скорость реакции в новых условиях будет

v^’=k(3[H₂])²(3[O₂])=27k[H₂]²[O₂],

т.е. увеличится в 27 раз.

Пример 2. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 10 до 100С, если коэффициент  равен двум?

Решение. По правилу Вант-Гоффа

, отсюда

раз.

Пример 3. Реакция протекает по уравнению

N₂ + 3H₂  2NH₃.

Определить исходные концентрации веществ N₂ и H₂, если равновесные концентрации составляли (моль/л):

[N₂]=0,2; [H₂]=0,3 и [NH₃]=0,25.

Решение 1-й способ

Из условия задачи следует, что в исходной смеси аммиака не было, т.е. его концентрация была равна нулю.

Согласно уравнению реакции для образования 2 моль аммиака расходуются 1 моль азота и 3 моль водорода. Тогда для получения 0,25 моль NH₃ потребуется 0,25=0,125 моль и 0,25=0,375 моль H₂.

Отсюда исходные концентрации N₂ и H₂ будут равны (моль/л):

[N₂]_исх=0,125+0,2=0,325

[H₂]_исх=0,375=0,3=0,675

2-й способ.

Обозначим исходные концентрации N₂ и H₂ через а, в соответственно. Начальная концентрация аммиака равна нулю. Исходные концентрации веществ являются произвольными величинами и никак не связаны между собой.

Пусть из имеющихся а моль/л азота в реакцию вступит х моль/л. По уравнению реакций с х моль/л азота прореагирует 3х моль/л водорода и образуется 2х моль/л аммиака. Поскольку реакция обратима и процесс стремится к равновесию, то при установлении равновесия концентрации азота и водорода уменьшатся и станут (моль/л) [N₂]_рав=а-х, [H₂]_рав=в-3х, а концентрация аммиака увеличится и станет: [NH₃]_рав. = 0 + 2х моль/л.

На основании приведенных рассуждений составим таблицу:

Уравнение реакции Концентрации моль/л	N2	+3H2	 2NH3
начальные	а	в	0
прореагировавшие	х	3х	-
образовавшиеся	-	-	2х
равновесные	а-х	в-3х	2х

Обратимся к условию задачи.

Обратимся к условию задачи.

[N₂]_рав = а-х = 0,2 моль/л

[H₂]_рав = в-3х = 0,3 моль/л

[NH₃]_рав = (0+2х) = 0,25 моль/л.

Из последнего соотношения определяем величину х:

х = 0,25:2 = 0,125 моль/л.

Тогда [N₂]_нач = а = 0,2+0,125 = 0,325 моль/л

[H₂]_нач = в = 0,3 + 30,125 = 0,675 моль/л

Ответ на вопрос получен.

Пример 4.

Для равновесной системы

CO + H₂O_(пар)  H₂ + CO₂

K=1,0 при 830С. Определить равновесные концентрации всех веществ, если начальные концентрации (моль/л): [CO₂]=2; [H₂O]=3.

Решение. Уравнение константы равновесия имеет вид

Составим следующую таблицу:

	CO	+H2O	H2+	CO2
Начальные концентрации	2	3	-	-
К моменту установления равновесия прореагировало молей	x	x	-	-
Образовалось молей	-	-	x	x
Равновесная концентрация	2-x	3-x	x	x

Тогда откуда x=1,2.

Следовательно, равновесные концентрации (моль/л):

[CO₂]=2-1,2=0,8

[H₂O]=3-1,2=1,8

[H₂]=[CO₂]=1,2.