Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕримеры решени€ типовых задач. «адача 1. –еакци€ между веществами ј и ¬ протекает по уравнению 2A + B = C; концентраци€ вещества ј равна 6 моль/л




«адача 1. –еакци€ между веществами ј и ¬ протекает по уравнению 2A + B = C; концентраци€ вещества ј равна 6 моль/л, а вещества ¬ - 5 моль/л.  онстанта скорости реакции равна 0,5 л2моль-2Хс Ц1. ¬ычислите скорость химической реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси останетс€ 45 % вещества ¬.

–ешение. —огласно закону действующих масс скорость химической реакции пр€мо пропорциональна произведению кон≠центраций реагирующих веществ в степен€х, равных стехиометрическим коэффициентам. —ледовательно, дл€ уравнени€ реакции в на≠шем примере V= K*CA2* CB

—корость химической реакции в начальный момент равна:

V=0,5. 62. 5 = 90,0 моль. с-1. л-1

ѕо истечении некоторого времени в реакционной смеси останет≠с€ 45 % вещества ¬, т. е. концентраци€ вещества ¬ станет равной 5. 0,45= 2,25 моль/л. «начит, концентраци€ вещества ¬ уменьшилась на 5,0 - 2,25= 2,75 моль/л. “ак как вещества ј и ¬ взаимодействуют между собой в соотношении 2: 1, то концентраци€ вещества ј умень≠шилась нa 5,5 моль/л (2,75 . 2) и стала равной 0,5 моль/л (6,0 - 5,5). —ледовательно, V2 = 0,5(0.5)2 Х 2,25 = 0,28 моль. с-1 . л-1.

ќтвет: 0,28 моль. с-1 . л-1

«адача 2.  ак изменитс€ скорость пр€мой реакции 2—ќ + ќ2 = 2—ќ2

если общее давление в системе увеличить в 4 раза?

–ешение. ”величение давлени€ в системе в 4 раза вызовет уменьшение объема системы в 4 раза, а концентраци€ реагирующих веществ возрастет в 4 раза. Ёто вытекает из газовых законов, в соответствии с которыми, давление пр€мо пропорционально концентрации газа в объеме.

PV= . “ак как мол€рна€ концентраци€ вещества —м (моль/л) определ€етс€ как отношение количества вещества (моль) к объему, то – = .

—огласно закону действующих масс начальна€ скорость реакции равна V1 = .

ѕосле увеличени€ давлени€ в 4 раза, концентраци€ каждой компоненты вырастит в 4 раза. “огда V2= k = 43 = 64 = 64V1

—ледовательно, после увеличени€ давлени€ в 4 раза скорость реакции возросла в 64 раза.

ќтвет: скорость реакции возросла в 64 раза.

«адача 3.  онстанта скорости реакции ј + 2¬ 3— равна 0,6 л2 моль-2 с-1. »сходные концентрации веществ ј и ¬ составл€ли по 0,75моль/л. ¬ результате реакции концентраци€ вещества ¬ оказалось равной 0,5 моль/л. ¬ычислите, какова концентраци€ веществ ј и —, начальную скорость и скорость пр€мой реакции, когда концентраци€ вещества ¬ стала 0,5 моль/л.

–ешение. Ќачальную скорость реакции считаем, пользу€сь законом действующих масс:

= 0,6 0,75 (0,75)2= 0,6 (0,75)3= 0,253 моль л-1 с-1.

ƒопустим, имеем один литр реакционной смеси. —ледовательно, в реакционной смеси имеем по 0,75 моль исходных реагентов.  огда концентраци€ вещества ¬ стала 0,5 моль/л, значит в реакцию вступило 0,75 - 0,5 = 0,25 моль вещества ¬. “ак как вещества ј и ¬ реагируют в мольных отношени€х 1: 2, то изменение концентрации вещества ј при этом составит 0,5 0,25= 0,125 моль. —ледовательно, в системе останетс€ 0,75 Ц 0,125 = 0,625 моль вещества ј.

–ассчитаем скорость реакции. V1= 0,6 0,625 (0,5)2= 0,09375 моль л-1 с-1.

¬ещество — образуетс€ в мольном отношении к веществу ј равному 3:1, следовательно при расходе вещества ј 0,125 буде образоватьс€ 3 0,125= 0,375 моль вещества —. “ак как в начале реакции в реакционной системе отсутствовало вещество —, то его концентраци€ будет 0,375 моль/л.

ѕри сопоставлении значений скорости реакции в начальный момент и после превращени€, то окажетс€, что скорость реакции по ходу уменьшилась в 0,253:0,09375= 2,7 раза. “ака€ закономерность обусловлена тем, что во времени происходит расходование исходных веществ. ј по закону действующих масс, скорость реакции пр€мо пропорциональна произведению кон≠центраций реагирующих веществ в степен€х, равных стехиометрическим коэффициентам.

ќтвет: скорость реакции уменьшилась в 2,7 раза.

«адача 4: Ќа сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? “емпературный коэффициент равен 2,7.

–ешение: ¬ соответствии с правилом ¬ант Ц √оффа.

; ;

ќтвет: ƒл€ того, чтобы скорость реакции возросла в 90 раза, необходимо повышать температуру реакционной смеси на 45,450—.

«адача 5: ѕри 100— реакци€ заканчиваетс€ за 95с, а при 200— за 60с. ¬ычислить энергию активации этой реакции.

ќтвет: „ем дольше протекает реакци€, тем она медленнее и наоборот. ѕоэтому, врем€ реакции, . —корость реакции при 100— обозначим через V1, а при 200— - V2. “огда .

¬заимосв€зь константы скорости реакции с энергией активации определ€етс€ уравнением јррениуса:

 = или, как иногда упрощенно пишут  =јехр(- ),

где ј - предэкспоненциальный множитель, зависит от типа реакции, ≈- энерги€ активации (кƒж/моль), также зависит от типа реакции и не зависит от температуры. “аким образом, константа скорости реакции зависит от типа реакции (ј и ≈) и от температуры (T).

. — другой стороны = 1,58.

ln1,58= ; E=

ќтвет: 31,49 кƒж/моль.

«адача 6: „ерез некоторое врем€ после начала реакции 3ј + ¬ 2— +D концентраци€ веществ ј, ¬ и — составл€ли (моль/л) 0,03; 0,01; 0,008 соответственно.  аковы исходные концентрации веществ ј и ¬?

–ешение: ƒопустим, что имеем один литр реакционной смеси, в которой в начале реакции отсутствовали вещества — и D. “ак как за врем€ реакции образовалось 0,008 моль вещества —, то за это врем€ прореагировало два раза меньше вещества ¬ (в соответствии с уравнением реакции). “аким образом, исходна€ концентраци€ вещества ¬ составл€ла 0,01 + 0,004= 0,014моль/л. ≈сли прореагировало 0,004 моль вещества ¬, то по уравнению реакции в это же врем€ прореагировало 3 раза больше вещества ј, то тесть 0,004 3=0,012 моль. “ак как осталось 0,03 моль вещества ј, то его начальна€ концентраци€ составл€ла 0,03+ 0,012= 0,042 моль/л.

«адача 7: –ассчитать константу скорости реакции первого пор€дка, учитыва€, что за 25 мин реакци€ проходит на 25%.

–ешение: ƒифференциальное уравнение дл€ реакций первого пор€дка, а именно реакции, протекающие по схеме: ј ¬, имеет вид:

- . «нак минус показывает, что рассматриваем процесс уменьшени€ концентрации вещества ј во времени. ѕреобразуем это дифференциальное уравнение и проинтегрируем в неопределенных услови€х:

, -lnCA= Kt + соnst. ѕри t=0, соnst =- lnCoA и .

ќтсюда

, .

ќтвет: K1 = 1,15 * 10-3 сек-1

¬арианты задач по теме 2.1.1

1. –еакци€ протекает по схеме 2ј+3¬ =—.  онцентраци€ ј уменьшилась на 0,1 моль/л.  ак при этом изменились концентрации веществ ¬ и —?

2. Ќачальные концентрации веществ, участвующих в реакции —ќ+Ќ2ќ = —ќ2 + Ќ2 были равны (моль/л, слева на право): 0,3; 0,4; 0,4; 0,05.  аковы концентрации всех веществ в момент, когда прореагировала ½ часть от начальной концентрации —ќ?

3. Ќачальные концентрации веществ участвующих в реакции N2+3H2 =2NH3, равны (моль/л, слева на право): 0,2; 0,3; 0.  аковы концентрации азота и водорода в момент, когда концентраци€ аммиака станет равной 0,1 моль/л.

4. ¬о сколько раз изменитс€ скорость реакции 2ј + ¬ ¬, если концентрацию вещества ј увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества ¬ уменьшить в 3?

5. „ерез некоторое врем€ после начала реакции 3ј + ¬ 2— +D составл€ли (моль/л, слева на право): 0,03; 0,01; 0,008.  аковы исходные концентрации веществ ј и ¬?

6. ¬ системе —ќ + —l2 CќCl2 концентрацию —ќ увеличивали от 0,03 до 0,12 моль/л, а хлора от 0,02 до 0,06 моль/л. ¬о сколько раз возросла скорость пр€мой реакции?

7. Ќачальные концентрации веществ ј и ¬ реакции ј+2¬ — были 0,03 и 0,05 моль/л соответственно.  онстанта скорости реакции равна 0,4. Ќайти начальную скорость реакции и скорость по истечении некоторого времени, когда концентраци€ вещества ј уменьшитс€ на 0,01 моль/л.

8.  ак изменитс€ скорость реакции 2NO + O2 2NO2, если: а) увеличить давление в системе в 3 раза; б) уменьшить объем системы в 3 раза?

9. ¬о сколько раз следует увеличить концентрацию вещества ¬ в системе 2ј +¬ ј2¬, чтобы при уменьшении концентрации вещества ј в 4 раза скорость пр€мой реакции не изменилась?

10. ¬о сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода (II) в системе 2—ќ —ќ2 + —, чтобы скорость реакции увеличилась в 100 раза?  ак изменитс€ скорость реакции при увеличении давлении в 5 раза?

11. Ќачальные концентрации веществ в реакции —ќ + Ќ2ќ —ќ2 + Ќ2, были равны (моль/л, слева на право): 0,05; 0,06; 0,4 и 0,2. ¬ычислить концентрации всех веществ после того, как прореагировала 40% воды.

12. ѕри повышении температуры на 600— скорость реакции увеличилась в 4х103 раза. ¬ычислить .

13. —колько времени потребуетс€ дл€ завершени€ реакции при 180 —, если при 900— она завершаетс€ за 20 секунд, а =3,2?

14. ѕри 100— реакци€ заканчиваетс€ за 95с, а при 200— за 60с. ¬ычислить E активации.

15. ¬о сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры с 300 до 500—, если энерги€ активации равна 125,5 кƒж/моль?

16.  аково значение энергии активации реакции, скорость которой при 300  в 10 раз больше, чем при 280  ?

17. „ему равна энерги€ активации реакции, если при повышении температуры от 290 до 300   скорость ее увеличитс€ в 2 раза?

18. Ёнерги€ активации некоторой реакции равна 100 кƒж/моль. ¬о сколько раз изменитс€ скорость реакции при повышении температуры от 27 до 370—?

19. ѕри 1500— некотора€ реакци€ заканчиваетс€ за 16 минут. ѕринима€ температурный коэффициент за 2,5 рассчитать, через какое врем€ закончитс€ эта реакци€, если проводить еЄ: а) при 2000 —, б) при 800—?

20. ѕри какой температуре реакци€ закончитс€ за 45 минут, если при 293   на это требуетс€ 3 часа? “емпературный коэффициент реакции 3,2.

21. Ёнерги€ активации реакции NO2 = NO + 1/2O2 равна 103,5 кƒж/моль.  онстанта скорости этой реакции при 298  равна 2,03 х 104 с-1. ¬ычислить константу скорости этой реакции при 288  .

22. ѕри снижении температуры на 200— скорость реакции уменьшилась в 420 раз. ¬ычислить .

’имическое равновесие

“еоретические по€снени€

ѕон€тие Ђхимическое равновесиеї применимо только к обрати≠мым реакци€м. ’имическим равновесием называют такое состо€ние реагирующей системы, при котором скорость пр€мой реакции Vпр€ма€ равна скорости обратной реакции Vобратна€. –авенство скоростей пр€мой и обратной реакций €вл€етс€ кинетическим условием химического равновеси€.

’имическое равновесие характеризуетс€ посто€нным дл€ дан≠ных условий соотношением равновесных концентраций всех ве≠ществ, участвующих во взаимодействии.

¬еличина, равна€ отношению произведени€ равновесных кон≠центраций продуктов реакции к произведению равновесных кон≠центраций исходных веществ в степен€х их стехиометрических коэффициентов, называетс€ константой равновеси€. ≈сли в выражении константы равновеси€ концентрации веществ приведены в моль/л, то така€ константа называетс€  с.  огда реагирующие вещества наход€тс€ в газовой фазе, то можно концентрацию заменить на парциальные давлени€ этих веществ.  онстанта равновеси€, в которой концентрации реагирующих веществ представлены парциальными давлени€ми этих веществ называетс€  р.

ƒл€ обратимой реакции Ќ2(г) + I2(г) 2HI(г) константа равновеси€ имеет вид:

K =

ƒл€ обратимой реакции синтеза аммиака N2+3H2 2NH3, константа равновеси€ имеет вид:

K =

 онстанта равновеси€ зависит от природы реагентов, темпе≠ратуры и не зависит от исходной концентрации веществ в сис≠теме.

’имическое равновесие остаетс€ неизменным до тех пор, пока посто€нны параметры, при которых оно установилось. ѕри измене≠нии условий равновесие нарушаетс€. „ерез некоторое врем€ в сис≠теме вновь наступает равновесие, характеризующеес€ новым равен≠ством скоростей и новыми равновесными концентраци€ми всех ве≠ществ.

–авновесие смещаетс€ в ту или иную сторону потому, что из≠менение условий по-разному вли€ет на скорости пр€мой и обратной реакций. –авновесие смещаетс€ в сторону той реакции, скорость которой при нарушении равновеси€ становитс€ больше. Ќапример, если при изменении внешних условий равновесие нарушаетс€ так, что скорость пр€мой реакции становитс€ больше скорости обратной реакции, то равновесие смещаетс€ вправо.

¬ общем случае направление смещени€ равновеси€ определ€етс€ принципом Ће Ўателье: если на систему, наход€щуюс€ в равновесии, оказывать внешнее воздействие, то равновесие смещаетс€ в том направлении, которое ослабл€ет эффект внешнего воздействи€.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 14786 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ѕольшинство людей упускают по€вившуюс€ возможность, потому что она бывает одета в комбинезон и с виду напоминает работу © “омас Ёдисон
==> читать все изречени€...

765 - | 591 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.026 с.