Раздел 3. Химическая кинетика
Примеры задач с решениями
v Задача 1.Для реакции
2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г)
экспериментальное кинетическое уравнение совпадает с математическим выражением закона действующих масс. Определите, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации оксида азота (II) в три раза.
Решение
Кинетическим уравнением называют математическую зависимость скорости реакции от концентрации. Согласно закону действующих масс, скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам. Кинетическое уравнение данной реакции
.
Константа скорости реакции k, входящая в кинетическое уравнение, не зависит от концентрации веществ. Обозначим скорость реакции в системе исходного состава . Скорость реакции при повышении концентрации оксида азота в три раза
Ответ: в 9 раз.
v Задача 2.Рассчитайте, во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры от 20 до 50 0С (g = 3).
Решение
Согласно правилу Вант-Гоффа
Ответ: в 27 раз.
v Задача 3.Рассчитайте, во сколько раз увеличится продолжительность некоторой реакции при понижении температуры на 40 градусов (g = 2).
Решение
Продолжительность и скорость реакции – обратно пропорциональные величины. Обозначим и продолжительность реакции при температуре Т2 и Т1 соответственно (Т2 < Т1).
|
|
Ответ: в 16 раз.
Вопросы для самоподготовки
1. Запишите кинетическое уравнение элементарной реакции
2NO(г) + О2(г) = 2NO2(г)
и поясните смысл величин, входящих в кинетическое уравнение. Рассчитайте, как изменится скорость реакции при уменьшении концентрации NO в 2 раза.
2. Кинетическое уравнение реакции
4H2(г) + 2NO2(г) = 4H2O(г) + N2(г)
имеет вид . Рассчитайте, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении давления в 2 раза.
Раздел 4. Химическое равновесие
v Задача 1.Запишите выражение константы равновесия системы
2ZnS(т) + 3O2(г) 2ZnO(т) + 2SO2(г)
и поясните смысл входящих в него величин.
Решение
Данная система является гетерогенной, в выражение константы равновесия не включают концентрации твердых веществ
[SO2] и [O2] - равновесные молярные концентрации веществ, моль/л.
v Задача 2.Определите направление смещения равновесия
CaCO3(т) + 2H+(р) Ca2+(р) + CO2(г) + H2O(ж)
при добавлении кислоты.
Решение
Добавление кислоты означает увеличение концентрации ионов водорода. Согласно принципу Ле Шателье равновесие смещается в сторону реакции, при которой концентрация ионов водорода понижается, т. е. в сторону прямой реакции.
v Задача 3. Определите направление смещения равновесия в системе
|
|
2CO(г) СО2(г) + С(т) , DH0 = ‑ 171 кДж/моль
а) при понижении температуры;
б) при понижении давления;
в) при уменьшении концентрации оксида углерода (II);
г) при увеличении концентрации оксида углерода (IV).
Решение
При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции. В данном случае экзотермической является прямая реакция (DH<0), т.е. равновесие смещается в сторону продуктов реакции.
Изменение общего давления в системе оказывает влияние на смещение равновесия только тех реакций, в результате которых меняется количество газообразных веществ. Понижение общего давления приводит к смещению равновесия в сторону реакции, идущей с образованием большего количества газообразных веществ, т.е. в сторону обратной реакции (слева в уравнении реакции моль, справа – 1 моль).
При уменьшении концентрации СО равновесие смещается в сторону реакции, идущей с образованием СО, т.е. в сторону обратной реакции.
При увеличении концентрации СО2 равновесие смещается в сторону реакции, при которой СО2 расходуется, т.е. в сторону обратной реакции.
Ответ: а) в сторону прямой реакции; б), в), г) в сторону обратной реакции.
v Задача 4.Определите, как изменится константа равновесия
|
|
2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г), DH<0
при повышении температуры.
Решение
Выражение константы равновесия
Прямая реакция экзотермическая, обратная – эндотермическая. При повышении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции, т.е. концентрации SO2 и O2 увеличатся, а концентрация SO3 уменьшится. Константа равновесия уменьшится.
Ответ: уменьшится.
v Задача 5.Константа равновесия CaCO3(т)CaO(т) + CO2(г) увеличивается с ростом температуры. Укажите, как при этом будет меняться равновесное парциальное давление CO2. Ответ обоснуйте.
Решение
Выражение константы равновесия через равновесные парциальные давления веществ
С ростом температуры равновесное парциальное давление СО2 увеличивается.
Ответ: увеличивается.
Вопросы для самоподготовки
1. Запишите выражения для Кс и Кр системы: 2Fe2O3(т) + 3С(т) 4Fe(т) + 3CO2(г), поясните смысл величин, входящих в эти выражения, укажите их размерность. Определите направление смещения равновесия при повышении давления и укажите, как при этом изменится концентрация СО2.
2. Определите направление смещения равновесия в системе
H2O(г) + CO(г) H2(г) + CO2(г), DH0 = - 41 кДж
а) при повышении концентрации СО; б) при понижении температуры. Ответ мотивируйте.
|
|
3. Определите направление смещения равновесия в системе
MnO2(т) + 2C(т) Mn(т) + 2CO(г)
при увеличении давления и укажите, как при этом изменяется концентрация CO.
4. Укажите, какое вещество будет накапливаться при повышении температуры в равновесной системе
C(т) + CO2(г) 2CO(г), DH>0.
5. Определите направление смещения равновесия
2ZnS(т) + 3O2(г) 2ZnO(т) + 2SO2(г)
при увеличении давления.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 854; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!