Вычисление концентрации веществ и скорости реакции

Видео:Всё о скорости химической реакции | Химия ЕГЭ 2022 | УмскулСкачать

Скорость реакции

 Задание 127.
Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60 °С, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?
Решение:
Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

Следовательно, скорость реакции  при повышении температуры на 600 С⁰ больше начальной скорости реакции   в 64 раза.

Задание 121.

Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:
а) S (к) + O₂ = SO₂ (г); б) 2SO₂ (г) + O₂ = 2SO₃ (г).

Как изменится скорость этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза?

Решение:

а) S (к) + O₂ = SO₂ (г)
Обозначим концентрации газообразных реагирующих веществ: [O₂] = a, [SO₂] = b. Согласно закону действующих масс, скорости прямой и обратной реакций до изменения объёма соответственно равны:

V_пр = k ^. a; V_обр = k ^. b.

После уменьшения объёма гетерогенной системы в четыре раза концентрация газообразных веществ увеличится в четыре раза: [O₂] = 4a, [SO₂] = 4b. При новых концентрациях скорости прямой и обратной реакций будут равны

Следовательно, после уменьшения объёма в системе скорости прямой и обратной реакций увеличились в четыре раза. Равновесие системы не сместилось.

 б) 2SO₂ (г) + O₂ = 2SO₃ (г)

Обозначим концентрации реагирующих веществ: [O₂] = a, [SO₂] = b, [SO₃] = с. Согласно закону действующих масс, скорости прямой и обратной реакций до изменения объёма соответственно равны:

V_пр = ka²b; Vо^бр = kc².

После уменьшения объёма гомогенной системы в четыре раза концентрация реагирующих веществ увеличится в четыре раза: [O₂] = 4a, [SO₂] = 4b, [SO3] = 4_с При новых концентрациях скорости прямой и обратной реакций будут равны: 

Следовательно, после уменьшения объёма в системе скорость прямой реакции возросла в 64 раза,  а обратной – в 16. Равновесие системы при этом сместилось вправо, в строну уменьшения образования газообразных веществ.

Видео:Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

Константы равновесия гомогенной системы

Задание 122.
Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы:
N₂ + ЗН₂ = 2NH₃. Как изменится скорость прямой реакции образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?
Решение:
Уравнение реакции:

N₂ + ЗН₂ = 2NH₃

Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:

Обозначим концентрации газообразных реагирующих веществ: [N₂] = a, [H₂] = b. Согласно закону действующих масс, скорость прямой реакций до увеличения концентрации водорода равна: V_пр = kab³. После увеличения концентрации водорода в три раза концентрации исходных веществ будут равны: [N₂] = a, [H₂] = 3b. При новых концентрациях скорости прямой реакций будет равна: 

Следовательно, после увеличения концентрации водорода в три раза скорость реакции возросла в 27 раз. Равновесие, согласно принципу Ле Шателье, сместилось в сторону уменьшения концентрации водорода, т. е. вправо.

Видео:Самое понятное объяснение скорости химической реакции | Задание 18 | Химия ЕГЭ УМСКУЛСкачать

Задание 123.
Реакция идет по уравнению N₂ + O₂ = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были [N₂] = 0,049 моль/л, [O₂] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ, когда [NO] = 0,005 моль/л. Ответ: [N₂] 0,0465 моль/л; [O₂] = 0,0075 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

N₂ + O₂ = 2NO

Из уравнения реакции следует, что на образование 2 моль NO расходуется по 1 моль N₂ и О₂, т. е. на образование NO требуется в два раза меньше N₂ и О₂. Исходя из сказанного, можно предположить,  что на образование 0,005 моль NO затрачивается по 0,0025 моль N₂ и О₂. Тогда конечные концентрации исходных веществ будут равны:

[N₂]_{конечн.} = [N₂]исх. – 0,0025 = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 моль/л;
[O₂]_{конечн.} = [O₂]исх. — 0,0025 = 0,01 – 0,0025 = 0,0075 моль/л.

Ответ: [N₂]_{конечн.} =  0,0465 моль/л; [O₂]конечн. = 0,0075 моль/л.

Задание 124.
Реакция идет по уравнению N₂ + ЗН₂ = 2NH₃. Концентрации участвующих в ней веществ (моль/л): [N₂] = 0,80; [H₂] = 1,5; [NH₃] = 0,10. Вычислите концентрацию водорода и аммиака [N₂]  = 0,5 моль/л. Ответ: [NH₃] = 0,70 моль/л; [Н₂) = =0,60 моль/л.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

N₂ + ЗН₂ = 2NH₃

Из уравнения следует, что из 1 моль  N₂ Образуется 2  моль NH₃ и расходуется 3 моль Н₂. Таким образом, при участии в реакции определённого количества азота образуется в два раза большее количество аммиака и прореагирует в три раза больше водорода. Рассчитаем количество азота, которое прореагировало: 0,80 – 0,50 = 0,30 моль. Рассчитаем количество аммиака, которое образовалось: 0,3 ^. 2 = 0,6 моль. Рассчитаем количество прореагировавшего водорода: 0,3 . 3 = 0,9 моль. Теперь рассчитаем конечные концентрации реагирующих веществ:

[NH₃]конечн. = 0,10 + 0,60 = 0,70 моль;
[Н₂]конечн. = 1,5 — 0,90 = 0,60 моль;
[N₂]конечн. = 0,80 — 0,50 = 0,30 моль.

Ответ: [NH₃] = 0,70 моль/л; [Н₂) = =0,60 моль/л.

Скорость, температурный коэффициент скорости реакции

Задание 125.
Реакция идет по уравнению Н₂ + I₂ = 2НI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ (моль/л): [Н₂] = 0,04:
[I₂] = 0,05. Вsчислите начальную скорость реакции и ее скорость при [H2] = 0,03 моль/л. Ответ: 3,2 ^. 10^-4, 1,92 ^. 10^-4
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Н₂ + I₂ = 2НI

При исходных концентрациях реагирующих веществ, согласно закону действующих масс, скорость реакции будет равна при обозначении концентраций исходных веществ: [Н₂] = a, [I₂] = b.

Тогда

V_пр = kab = 0,16 ^. 0,04 ^. 0,05 = 3,2 ^. 10^-4.

Рассчитаем количество водорода, которое вступило в реакцию, если концентрация его изменилась и стала 0,03 моль/л, получим: 0,04 — 0,03 = 0,01 моль. Из уравнения реакции следует, что водород и йод реагируют друг с другом в отношении 1 : 1, значит в реакцию вступило тоже 0,01 моль йода. Отсюда, конечная концентрация йода равна: 0,05 -0,01 = 0,04 моль. При новых концентрациях скорость прямой реакции будет равна: 

  Ответ: 3,2 ^. 10^-4, 1,92 ^. 10^-4.

 Задание 126.
Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до 80 °С. Температурный коэффициент скорости реакции З.
Решение:
Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

Следовательно, скорость реакции   ; при 800 ⁰С меньше скорости реакции   при 1200 ⁰С в 81 раз.