Problema 1. Dă definiția vitezei de reacție chimică. Descrie cantitativ (acolo unde este posibil) efectul asupra condițiilor de reacție externe dizolvat viteză (concentrație, tem-peratura, presiune). Se calculează numărul de ori pentru a modifica viteza de reacție = 2HC1 H2 + C12 cu o presiune tot mai mare de 2 ori;
Chimica u viteza de reacție este numărul de evenimente elementare de interacțiune pe unitatea de timp pe unitatea de volum de reacții omogene sau per interfață unitatea de suprafață pentru reacții eterogene. reacție chimică de mare viteză exprimată prin schimbarea numărului n de substanță sau substanțe obținute pe unitatea de volum V pe unitatea de timp t consumată. Concentrația este exprimată în mol / l, iar timpul în minute, secunde sau ore.
unde C - concentrația în mol / l
Unitatea de viteză de reacție mol / l · s
Dacă la un moment dat în timp t1 și t2 concentrația unuia dintre materiile prime este egală cu c1 și c2. atunci intervalul de timp = t2 At - t1. Δc = c2 - c1
ῡ = - ΔC / At [mol / l · sec]
În cazul în care se consumă substanța, apoi am pus semnul „-“, dacă este depozitat - „+“
Viteza de reacție chimică depinde de firi reactanților, concentrare, temperatura, prezența catalizatorilor, presiune (s gazele de participare), medie (în soluție), intensitatea luminii (reacție fotochimică).
Dependența vitezei de reacție pe natura reactanților. Fiecare proces chimic inerent la o valoare specifică a energiei de activare EA. Mai mult, viteza de reacție. cu atât mai mult, cu atât mai mică energia de activare.
Viteza depinde de puterea legăturilor chimice din materiile prime. Dacă aceste legături sunt puternice, mari Ea, de exemplu N2 + 3H2 = 2NH3. viteza de reacție este mică. Dacă Ea este egală cu zero, atunci reacția are loc aproape instantaneu, de exemplu:
HCI (soluție) + NaOH (soluție) = NaCI (soluție) + H2O
Legea acțiunii de masă. reacție chimică omogen elementar Viteza este direct proporțională cu produsul dintre concentrațiile reactanților, luate în grade, egal cu raporturile stoichiometrice.
Pentru dD aA reacție + bB = cC +
unde [A] și [B] - concentrația substanțelor A și B, în moli / litru,
k - constanta vitezei.
Concentrațiile de solide în ecuația cinetică nu include cazul într-o reacție heterogenă.
Dependența vitezei de reacție asupra concentrației reactanților este determinată de legea acțiunii de masă:
Este evident că, odată cu creșterea concentrațiilor reactanților, crește viteza de reacție ca crește numărul de coliziuni între reactanți. Mai mult decât atât, este important să se ia în considerare ordinea reacției dacă reacția este de ordinul întâi în ceea ce privește anumiți reactivi, rata este direct proporțională cu concentrația substanței. Dacă reacția este de ordinul cu privire la orice reactiv, apoi o dublare a concentrației va conduce la o rată crescută de reacție în 2 2 = 4 ori, și creșterea concentrației de 3 ori pentru a accelera reacția 3 februarie = 9 ori.
Dependența de temperatură a vitezei. regula Van't Hoff. Rata de cele mai multe reacții chimice, temperatura crește cu 10 ° crește de la 2 la 4 ori.
υT2 - viteza de reacție la temperatura T2. υT1 - viteza de reacție la temperatura T1. γ - coeficientul de temperatură (γ = 24).
Influența catalizatorilor. Catalizatori crește viteza de reacție (cataliză pozitivă). Creșterile viteza de reacție, deoarece energia de activare redusă a reacției, în prezența unui catalizator. Reducerea energiei de activare se datorează faptului că, în prezența unui catalizator, reacția are loc în mai multe etape pentru a forma intermediari, iar aceste etape sunt caracterizate prin valori mici ale energiei de activare.
Inhibitorii încetini viteza de reacție (cataliză negativă).
Atunci când presiunea este crescută concentrația de 2 ori a substanțelor va crește de asemenea, și de 2 ori mai mare decât viteza de reacție devine egală cu:
υpryam a crescut de 4 ori.
Problema 2. La stabilirea echilibrului Fe2 O3 (t) + 3CO (g) = 2Fe (t) + 3CO2 (g) concentrația de [CO] = 1 mol / l, și [CO2] = 2 mol / l. Se calculează concentrația inițială [CO] ref. În cazul în care concentrația inițială de CO2 este zero.
3 moli de CO2 produse când reacționează 3 moli vin CO
2 moli de CO2 - x
x = 2 mol, ⇒ concentrația inițială [CO] ref = [CO] + 2 moli pavn = 1 + 2 = 3 mol.
Factorul de răspuns sarcină 3.Temperaturny este 2.5. Cum se schimbă viteza în timp ce răcirea amestecului de reacție la schimbările de temperatură de la 50 ° C până la 30 ° C?
Noi folosim regula van't Hoff
Viteza de reacție este redus la 6,25 ori
Sarcina 4. Se calculează viteza reacției dintre soluțiile de clorură de potasiu și de azotat de argint, ale căror concentrații sunt, respectiv, 0,2 și 0,3 mol / l și k = 1,5 ∙ 10 -3 mol -1 l ∙ ∙ cu -1
viteza de reacție directă este egală cu:
v = 1,5 ∙ · 10 -3 0,2 · 0,3 = 9 x 10 -5 mol / l · s
Astfel, viteza de reacție este v = 9 x 10 -5 mol / l · s
Sarcina 5. Deoarece concentrația de oxigen trebuie să fie schimbat la viteza de reacție elementar omogen: 2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO 2 (g) nu se schimbă odată cu scăderea concentrației de oxid de azot (II) este de 2 ori?
viteza de reacție directă este egală cu:
Când reducerea concentrației de NO 2 ori viteza de reacție față devine în mod egal cu:
și anume viteza de reacție scade până la 4 ori:
Pentru viteza de reacție nu a schimbat concentrația de oxigen trebuie să fie crescut de 4 ori.
Sarcina 6. Atunci când temperatura crește de la 30 la 45 ° C cu o viteză de reacție omogen a crescut de 20 de ori. Care este energia de activare a reacției?
Decizie.
Folosind ecuația Arrhenius. obținem:
ln 20 = Ea / 8,31 · (1/303 - 1/318),
aici
Ea = 160 250 J = 160.25 kJ
Sarcina 7. Rata de reacție constantă saponificare acetat esterului: SOOS2 H5 CH3 (p-p) + KOH (aq) → CH3COOK (aq) + C2 H5 OH (aq) este de 0,1 l / mol ∙ min. Concentrația inițială de ester acetat a fost egală cu 0,01 mol / l, iar alcaliilor - 0,05 mol / l. Se calculează viteza de reacție inițială și momentul în care concentrația esterului devine egal cu 0,008 mol / l.
viteza de reacție directă este egală cu:
υnach = 0,1 · 0,01 · 0,05 = 5 · 10 -5 mol / l · min
În momentul în care concentrația esterului devine egal cu 0,008 mol / l, valoarea sa consum
Prin urmare, în acest punct, de asemenea, substanța alcalină consumat [KOH] Debit = 0,002 mol / l și concentrația sa devine egal
[KOH] con = .05-0.002 = 0,048 mol / l
Calculăm viteza de răspuns la momentul când concentrația esterului devine egal cu 0,008 mol / l și 0,048 moli de alcalii / litru
υkon = 0,1 · 0,008 · 0,048 = 3,84 x 10 -5 mol / l · min
Sarcina 8. Deoarece sistemul de reacție pentru a modifica volumul amestecului:
8NH3 (g) + 3Br2 (g) → 6NH4 Br (a) + N2 (g). viteza de reacție a scăzut la 60 de ori?
Pentru a reduce viteza de reacție este necesară creșterea capacității sistemului, adică, reduce presiunea și astfel, reduce concentrația componentului gazos - NH3. concentrația de Br2, astfel, rămâne constantă.
Viteza inițială a reacției forward este egal cu:
cu creșterea ratei concentrației de amoniac de reacție a devenit mai departe:
Ca urmare a reducerii regulate, obținem
Astfel, pentru a reduce viteza de reacție de 60 de ori, este necesar să se mărească cantitatea de 1,66 ori.
Sarcina 9. Așa cum va afecta randamentul de clor în sistem:
4HCl (g) + O2 (g) ↔2Cl2 (g) + 2H2O (g); ? H = aproximativ 298 -202,4kDzh
a) creșterea temperaturii; b) reducerea amestecul total; c) reducerea concentrației de oxigen; d) introducerea catalizatorului?
- ˂ aproximativ 298? H 0, prin urmare, reacția este exotermă, cu toate acestea, în conformitate cu principiul Le Chatelier lui, la temperaturi mai ridicate a deplasa echilibrul spre formarea materiilor prime (partea stângă), adică scăderea randamentului de clor.
- Când reducerea presiunii, echilibrul este deplasat spre reacția are loc cu creșterea numărului de molecule gazoase. În acest caz, echilibrul deplasează spre formarea materiilor prime (partea stângă), adică randamentul de clor, de asemenea, scade.
- concentrațiile de oxigen în scădere ar contribui, de asemenea, la trecerea de echilibru la stânga și să scadă producția de clor.
- Adăugarea sistemului de catalizator conduce la o creștere a vitezei, atât înainte și reacții inverse. În acest caz, viteza variază atinge o stare de echilibru, dar constanta de echilibru nu se schimbă și deplasarea echilibrului are loc. Randament clor rămâne neschimbat.
Sarcina 10. Sistemul: PCI5 ↔ PCl3 + Cl2
poise la 500 ° C pentru a determina când concentrația inițială de PCI5. egal cu 1 mol / l a scăzut până la 0,46 mol / l. Găsiți valoarea constanta de echilibru la această temperatură.
Scriem expresia constanta de echilibru:
Am găsit PCL5 numărul, care este consumat în formarea PCI3 și Cl2 și concentrația lor de echilibru.
[PCI5] Debit = 1-0.46 = 0,54 mol / l
Din ecuația reacției:
1 mol 1 mol de PCI5 format PCI3
De la 0,54 mol PCI5 x format PCl3 mol
In mod similar, de la 1 mol 1 mol de PCI5 format Cl2
0,54 mol de PCI5 format în moli Cl2
Sarcina 11. constanta de echilibru pentru reacția: SOSl2 (g) ↔ CO (g) + C12 (g) a fost egal cu 0,02. Concentrația inițială de SOCl2 a fost de 1,3 mol / l. Se calculează concentrația de echilibru Cl2. Ce ar trebui să fie luată concentrația inițială de SOCI2 pentru a crește producția de clor de 3 ori?
Scriem expresia constanta de echilibru:
Înlocuim valorile în expresie pentru constanta de echilibru
= 0,02 x · x / (1.3 - x)
Transformă o expresie în ecuația pătratică
X 2 + 0,02 H - 0.026 = 0
Rezolvarea ecuației, găsim
Prin creșterea randamentului de clor la 3 ori mai obține
Concentrația inițială [SOSl2] iskh2 Cl2 la această valoare este egală:
Astfel, pentru a crește randamentul de clor până la 3 ori concentrația inițială trebuie să fie egală cu SOCI2 [SOSl2] iskh2 = 10575 mol / l
Sarcina 12. Sistemul contabil H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) a fost stabilită la următoarele concentrații ale reactanților: HI - 0,05 mol / l, hidrogen și iod - 0,01 mol / l. Cum se schimbă concentrația de hidrogen și concentrația de iod a crescut HI la 0,08 mol / L?
Găsiți valoarea constantei de echilibru al acestei reacții:
K 2 = 0,05 ̸ 0.01 = 0.01 · 25
HI Odată cu creșterea concentrației până la 0,08 mol / litru, trecerea de echilibru spre formarea materiilor prime.
Se observă din ecuațiile de reacție care au format 2 moli de HI, H2 și 1 mol 1 mol I2.
Notăm noi concentrații de echilibru prin necunoscute x.
[HI] ravn2 = 0.08-2
Găsim x din expresia constanta de echilibru:
K = (0,08 - 2) 2 ̸ [(0,01 + x) * (0,01 + x)] = 25
Rezolvarea ecuațiilor le găsim:
Sarcina 13. La reacția: FeO (a) + CO (g) ↔Fe (a) + CO2 (g), constanta de echilibru, la 1000 ° C egală cu 0,5. Concentrațiile inițiale de CO și CO2 0,05 și 0,01 mol / litru au fost respectiv egale. Găsiți concentrațiile lor de echilibru.
Scriem expresia constanta de echilibru:
Lăsați concentrațiile de echilibru sunt:
[CO] eq = (0,05 - x) mol / l
Înlocuim valorile în expresia constanta de echilibru:
Rezolvarea ecuației, ne găsim x:
[CO] eq = .05-.01 = 0,04 mol / l