Вычисление скорости реакции при изменениях в системе

Определение скорости реакции при изменении концентрации вешеств

Задача 243.
Определите скорость химической реакции, если начальная концентрация вещества составляла 2,4 моль/л. После проведения реакции концентрация стала 1,8 моль/л, реакция прошла за 24 с.
Решение:
Сн = 2,4 моль/л;
Ск = 1,8 моль/л;
t = 24 c
v = ?
Cкорость химической реакции рассчитывается п формуле:

v = ∆C/∆t, где

v — скорость химической реакции, моль/(л ^. с);
∆C — изменение концентрации вещества, моль/л;
∆t — время протекания реакции, с.

Тогда

v = ∆C/∆t = (Сн — Ск)/t = (2,4 моль/л — 1,8 моль/л)/24 с = 0,025 моль/(л ^. с).

Видео:Как выучить Химию с нуля за 10 минут? Принцип Ле-ШательеСкачать

Ответ: 0,025 моль/(л ^. с).
 

Задача 244.
1. Как и во сколько раз изменится скорость ионной реакции Ag⁺ + Cl^— = AgCl, если концентрацию этих ионов увеличить от 0,0002 до 0,004 моль/л?
2. В каком электролите — NaCl или AlCl₃ — радиус ионной атмосферы катионов будет больше при одинаковой концентрации электролита.
Решение:
1)  Выражение для скорости реакции до изменения концентрации (v₁) и после ее изменения (v₂) можно записать в общем виде:
v₁ = k[Ag⁺][Cl^—] = k0,0002 ^. 0,0002; = 4^.10^-8; 
v₂ = k[Ag⁺][Cl^—] = k0,004 ^. 0,004. = 1,6^.10^-5.
Изменение скорости:
v₂/v₁ =  (k ^. 0,004^. 0,004)/(k ^. 0,0002 ^. 0,0002) = 400 раз.

Отает: скорость реакции увеличится в 400 раз.
 

Вычисление изменения скорости реакции при повышении температуры в системе

Задача 245.
Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если повысить температуру от 21 до 39 °С. Температурный коэффициент скорости реакции равен 4.
Решение:
Т₁ = 21 °С;
Т₂ = 39 °С;
λ = 4;
v₂/v₁ = ?
Вычисление изменения скорости реакции произведем формуле:

v₂/v₁ = λ[(T₂ — T₁)/10], где

λ — температурный коэффициент; Т₁ — начальная температура; Т₂ — конечная температура; v₁ и v₂ — соответственно начальная и конечная скорости реакци.

Тогда

v₂/v₁ = λ[(T₂ — T₁)/10] = 4[(39 — 21)/10] = 4(1,8) = 12.

Видео:Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

Ответ: скорость реакции увеличится (а не уменьшится) приблизительно в 12 раз.
 

Вычисление изменения скорости реакции при увеличении объема в газовой смеси

Задача 246.
Во сколько раз измениться скорость прямой и обратной реакции в системе: СО_2(г) + С_(г) = 2СО_(г), если объем газовой смеси увеличить в 2 раза.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

СО_2(г) + С_(г) = 2СО_(г)

V_1прям. – скорость прямой реакции до увеличения объема;
V_1обр. — скорость обратной реакции до увеличения обема.

Обозначим [СО₂] = а, [С] = b, [СО] = с.

Тогда 

V_1прям. = k ^. аb; 
V_1обр. = k ^. с².

Видео:Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

При увеличении объёма в 2 раза в системе концентрация каждого из реагирующих веществ уменьшится в 2 раза. Следовательно, теперь скорости прямой и обратной реакций будут равны:

V_2прям. = k(1/2а ^. 1/2b) = 1/4k ^. ав;
V_2обр. = k(1/2с)² = 1/4k ^. с².

Сравнивая  выражения V_1прям., V_1обр. и  V_2прям., V_2обр. находим, что скорости реакций уменьшились в 4 раза:
  
V_2прям./V_1прям. = 1/4k ^. с²/k ^. аb = 1/4 уменьшится в 4 раза;
V_2обр./V_1обр. = 1/4k ^. с²/k ^. с² = 1/4 уменьшится в 4 раза.
 

Вычисление изменения скорости реакции при уменьшении давления в газовой смеси

Задача 247.
Во сколько раз уменьшится скорость реакции: 2А + В₂ = 2АВ, протекающей непосредственно между молекулами в закрытом сосуде, если уменьшить давление в 3 раза.
Решение:
Уравнение реакции:

2А + В₂ = 2АВ

V_1прям. – скорость прямой реакции до уменьшения давления.

Обозначим [A] = a, [B2] = b.

Видео:Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентовСкачать

Тогда 

V_1прям. = k ^. аb. 

При уменьшении давления в 3 раза в системе концентрация каждого из реагирующих веществ уменьшится в 3 раза. Следовательно, теперь скорость прямой реакций будет равна:

V_2прям. – скорость прямой реакции до уменьшения давления.

V_2прям. = k(1/3а ^. 1/3b) = 1/9k ^. аb.

Сравнивая  выражения V1прям. и  V2прям., находим, что скорости реакций уменьшились в 9 раз:  

V_2прям./V_1прям. = 1/9k ^. аb/k ^. аb = 1/9 уменьшится в 9 раз.

Видео:Влияние температуры на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Ответ: скорость уменьшится в 9 раз.
 

Вычисление изменения скорости реакции при увеличении давления

Задача 248.
1. Как изменится скорость реакции при увеличении давления в 3 раза?
Уравнение реакции имеет вид:
С_(тв) + О_2(г)  = 2СО_(г).
2. Напишите математическое выражение константы равновесия для системы:
2NO_2(г) = N₂O_2(г); ∆H < 0.
Какие факторы вызовут смещение равновесия в сторону образования оксида азота (4)?
Решение:
1) До изменения объёма скорость реакции можно выразить уравнением:

v₁ = k[O₂], где 

v — скорость реакции,  k — константа скорости реакции, [O₂] – концентрация исходного вещества.
Вследствие увеличения давления в системе в 3 раза, соответственно концентрация каждого из реагирующих газообразных веществ увеличится в 3 раза. Следовательно, теперь скорость реакции будет равна:
  
v₂ = 3k[O₂]

Тогда изменение скорости будет равно:

v₂/v₁ = 3k[O₂]/k[O₂] = 3/1 = 3 раза.

С увеличением давления в системе, где происходит увеличение объема газообразных продуктов, согласно принципу Ле-Шателье, равновесие реакции смещается в сторону обратной реакции, значит в данной системе происходит уменьшение скорости  k[O₂] в три раза.
2) математическое выражение константы равновесия для системы:

Видео:259. Как изменится скорость хим реакции, если увеличить давлениеСкачать

2NO_2(г) = N₂O_2(г); ∆H < 0 будет иметь вид:
Кр =  [N₂O₂]/[NO₂]₂

Факторы, которые вызовут смещение равновесия в сторону образования оксида азота (4):
1-й фактор. Так как реакция протекает с выделением тепла (∆H < 0), то смещение равновесия в сторону образования NO₂ наступит при повышении температуры. 
2-й фактор. Так как реакция протекает с уменьшением объема газообразных продуктов (из 2 моль NO₂ образуется 1 моль N₂O₂), то при понижении давления в системе равновесие реакции сместится в обратную сторону.
3-й фактор. Если увеличивать концентрацию N₂O₂, то реакция сместится в сторону образования NO₂, что противоречит здравому смыслу.