Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
контрольная работа 2, 3 химия.doc
Скачиваний:
32
Добавлен:
10.11.2019
Размер:
620.03 Кб
Скачать

Задание 4 Химическая кинетика и равновесие

Кинетика — учение о скорости различных процессов, в том числе химических реак­ций. Скорость (V) химической реакции - это изменение концентраций реагирующих веществ в единицу времени

V .

Она зависит от: концентрации реагирующих веществ, давления, температуры, действия катализаторов и ингибиторов.

Зависимость скорости реакции от концентрации выражается законом действующих масс и для реакции nA + mB +… = C +… имеет вид:

V = k[A]n[B]m...,

где k - константа скорости реакции; А, В,. . . - реагирующие вещества; n, m, . . . - коэффициенты в уравнении реакции.

Например: для реакции 2SO2 + O2  2SO3 зависимость скорости от концентрации реагирующих веществ имеем V = k[SO2]2 [O2].

Зависимость от температуры для большинства реакций выражается эмпирическим уравнением Вант-Гоффа:

V = V ( )/10.

где  - температурный коэффициент, t1 и t2 - исходная и конечная температуры.

Пример 1

Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе:

2 SO2(г) + O2(г) 2SO3(г),

если объем газовой смеси уменьшится в три раза? В какую сторону сместится рав­новесие системы?

Решение: Согласно закону действующих масс скорости прямой и обратной реакции до изме­нения объема имеют вид:

Vпр. реакц. = k пр. реакц. [SO2]2 [O2],

Vобр. реакц. = k обр. реакц. [SO3]2

После уменьшения объема системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличатся в три раза. При новых концентрациях скорости прямой и обратной реакций будут иметь вид:

Vпр. реакц. = k пр. реакц.(3 [SO2])2  3[O2] = 27k[SO2]2 [O2],

Vобр. реакц. = k обр. реакц.(3 [SO3])2 = 9k [SO3]2

Таким образом, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а скорость обратной - только в 9 раз. Равновесие системы сместится в сторону образования SО3.

Пример 2

Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 30 до 700С, если температурный коэффициент ре­акции равен 2.

Решение. Расчет проведем по формуле:

V = V ( )/10.

V = V  2(70 – 30)/10 = V  24 = 16 V

Следовательно скорость реакции V при температуре 70°С больше скорости реак­ции V при температуре 30°С в 16 раз.

Пример 3.

Константа равновесия гомогенной системы

СО(г) + Н2О(г) = СО2(г) + Н2(г)

при 850°С равна 1. Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СО].= 3 моль/л, [Н2О]. = 2 моль/л.

Решение. При равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:

Vnp. = k1[CO][H2О]; Vo6p. = k2[CО2][H2]

Kp =

В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение Кр входят равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрация CO2 станет равной x моль/л. Согласно уравнению реакции концентрация образовавшегося водорода при этом будет также равной х моль/л. В соответствии с уравнением реакции концентрации CO и H2O также уменьшается на x моль. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ будут равны:

[СО2] = [Н2] = х моль/л; [СО] = (2-х) моль/л; [Н2О] = (3-х) моль/л.

Зная константу равновесия, находим значение х, а затем равновесные концентрации всех веществ:

1 = ; х2 = 6 - 2х - 3х + х2; 5х = 6; х = 1,2 моль/л.

Таким образом, равновесные концентрации имеют значения:

[СО2] = 1,2 моль/л; 2] = 1,2 моль/л;

[СО] = 3 - 1,2 = 1,8 моль/л; [Н2О] = 2 - 1,2 = 0,8 моль/л.

Пример 4.

Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравне­нию:

РС15(г) = РС13(г) + С12(г); Н0298 = +92,59 кДж

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрации веществ, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции - разложения РCl5?

Решение: Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из ус­ловий реакции. Направление, в котором сместилось равновесие, определяют по принци­пу Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится.

Реакция разложения PCl5 эндотермическая (Н > 0) - для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру. Разложение PCl5 ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы) - для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление. Смещения равновесия в указанном на­правлении можно достигнуть как увеличением концентрации PCl5, так и уменьшением концентраций РСl3 или С12.