Файл: Индивидуальные домашние задания по химии.docx

Пример3.1.В системе, где протекает реакция

2Al_(тв)+3Br_2(г) 2AlBr_3(тв),

концентрацию брома увеличили в 4 раза. Во сколько раз возрастет скорость реакции?

Решение.Так как алюминий – твердое вещество, то в соответствии с (3.1)

кинетическое уравнение для прямой реакции имеет вид:

₁ k_Br₂_³.

Скорость реакции после увеличения концентрации брома:

₂ k(4 _Br₂_)³ k 4³_Br₂_³ 64  k_Br₂_³, следовательно

^² 64.

₁

Пример3.2.Реакция между газами А и В протекает по уравнению

2A+B  C.

Исходные концентрации [A] = 0.5 моль/л; [B] = 0.3 моль/л; константа скорости реакции k = 0.4. Найдите начальную скорость реакции и скорость в момент времени, когда в результате протекания реакции концентрация В уменьшится на 0.1 моль/л. Реакция протекает в постоянном объеме.

Решение.Начальная скорость реакции определяется по соотношению (3.1):

 0.4  0.5² 0.3  0.03 моль/(л  с).

К моменту уменьшения концентрации вещества В на 0.1 моль/л его кон- центрация составит 0.3 – 0.1 = 0.2 моль/л. Концентрация А в соответствии с уравнением реакции к этому же времени уменьшится на 0.1 · 2 = 0.2 моль/л и составит 0.5 – 0.2 = 0.3 моль/л. Скорость реакции в этот момент будет:

₁ 0.4  0.3² 0.2  0.972 моль/(л  с).

Пример 3.3. Во сколько раз возрастает скорость реакции при повыше- нии температуры с 290 до 340 К, если температурный коэффициент скорости реакции γ  2 .

Решение.Из уравнения (3.2):

^340

^290

340290

_₂10
 2⁵ 32.

Пример 3.4. Константа скорости реакции при Т = 283 К равна 1.08 · 10^–4c^–1, а при Т = 333 К k = 5.484 · 10^–2c^–1. Определить энергию активации и кон- станту скорости при Т= 303 К.

Решение.Используя соотношение (3.3), получим:

283  333 5.484 10^²

E_a 8.31 ₃₃₃_₂₈₃ ln

1.08 10^⁴

 97577.5 Дж/моль.

Используя то же соотношение, получаем:

303
ln k  ln(1.08 10^⁴)  ⁹⁷⁶⁰⁰^⁽³⁰³^²⁸³⁾ 6.3957;

8.31 303  283

k₃₀₃ 1.67 10^³c^¹.

Пример 3.5. Введение катализатора снижает энергию активации реакции с 88 000 до 63 000 Дж/моль. Рассчитайте, во сколько раз при этом увеличива- ется скорость реакции, если реакция протекает при Т = 298 К.

Решение.Пусть

₁и ₂

скорости, а k₁и k₂– константы скоростей ре-

акции до и после введения катализатора. Учитывая, что
соотношение (3.4), получаем:

_ln^₂_8800063000 __10.1;

₁_

₂

k₁_,

k₂

и используя

₁8.31 298

^² 24300.

₁

Скорость увеличится в 24 300 раз.

Пример3.6.При t= 127 °С реакция заканчивается за 100 мин. Энергия активации 180 000 Дж/моль. Температуру повысили на 20 °С и ввели катали-

затор, понижающий энергию активации до 165 000 Дж/моль. Сколько време- ни потребуется для протекания реакции в этих условиях?

Решение.Сначала по формуле (3.3) рассчитывается изменение скорости реакции при повышении температуры от 400 до 420 К:

ln ^k²

k₁

 ln ^²

₁

_180000  20

8.31 420  400

 2.58;

^² e^2.58 13.18.

₁

Затем по формуле (3.4) рассчитывается изменение скорости при

Т= 420 К в результате введения катализатора:

ln ^k³

k₂

 ln ^³

₂

_180000 165000 __4.30;

8.31 420

^³ 73.53.

₂

Общее увеличение скорости реакции, вызванное повышением темпера- туры и введением катализатора, будет равно произведению изменений ско- ростей реакции в каждом случае: