![]() Обратная связь ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Скорость химических реакций. Химическое равновесие
Скорость химической реакции измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объема системы (для гомогенной реакции) или на единице площади поверхности раздела фаз(для гетерогенной реакции)[1]. В случае гомогенного процесса, протекающего при постоянном объеме, скорость гомогенной химической реакции измеряется изменением концентрации какого-либо из реагирующих веществ за единицу времени. Это определение можно выразить уравнением Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и от присутствия в системе катализатора. В тех случаях, когда для протекания реакции необходимо столкновение двух реагирующих частиц (молекул, атомов), зависимость скорости реакции от концентраций определяется законом действия масс:при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Так, для реакции типа А+В
В этом уравнении Гораздо реже реакция осуществляется путем столкновения трех реагирующих частиц. Например, реакция типа А+2В В этом случае, в соответствии с законом действия масс, можно записать:
Одновременное столкновение более чем трех частиц крайне маловероятно. Поэтому реакции, в уравнения которых входят большое число частиц (например При гетерогенных реакциях концентрации веществ, находящихся в твердой фазе, обычно не изменяются в ходе реакции и поэтому не включаются в управление закона действия масс. Пример 1.Написать выражение закона действия масс для реакций а) б) Решение: а) б) Поскольку карбонат кальция – твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции, искомое выражение будет иметь вид: Пример 2. Энергия активации некоторой реакции в отсутствии катализатора равна 75,24 кДж/моль, а с катализатором – 50,14 кДж/моль. Во сколько раз возрастает скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 25 Решение. Обозначим энергию активации реакции без катализатора через Е Отсюда: Подставляя в последнее уравнение данные задачи, выражая энергию активации в Джоулях и учитывая, что Т= 298К, получим: Окончательно находим: Таким образом, снижение энергии активации на 25,1 кДж привело к увеличению скорости реакции в 25 тысяч раз. При протекании химической реакции концентрации исходных веществ уменьшаются; в соответствии с законом действия масс это приводит к уменьшению скорости реакции. Если реакции обратима, т.е. может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, то с течением времени скорость обратной реакции будет возрастать, так как увеличиваются концентрации продуктов реакции. Когда скорости прямой и обратной реакции становится одинаковыми, наступает состояние химического равновесия и дальнейшего изменения концентраций участвующих в реакции веществ не происходит. В случае обратимой химической реакции зависимость скоростей прямой (
В состоянии химического равновесия Отсюда: Здесь К –константа равновесия реакции. Концентрации, входящие в выражение константы равновесия, называются равновесными концентрациями. Константа равновесия – постоянная при данной температуре величина, выражающая соотношение между равновесными концентрациями продуктов реакции (числитель) и исходных веществ (знаменатель). Чем больше константа равновесия, тем «глубже» протекает реакция, т.е. тем больше выход ее продуктов. В химической термодинамике доказывается, что для общего случая химической реакции: aA + bB +… справедливо аналогичное выражение для константы равновесия реакции:
В выражение константы равновесия гетерогенной реакции, как и в выражение закона действия масс, входят только концентрации веществ, находящихся в жидкой или газообразной фазе, так как концентрации твердых веществ остаются, как правило, постоянными. Катализатор не влияет на значения константы равновесия, поскольку он одинаково снижает энергию активации прямой и обратной реакции и поэтому одинаково изменяет скорость прямой и обратной реакции. Катализатор лишь ускоряет достижения равновесия, но не влияет на количественный выход продуктов реакции. Пример 3. В системе А(г.) + 2В(г.) = С(г.) равновесные концентрации равны: Решение. Константа равновесия данной реакции выражается уравнением: Подставляя в него данные задачи, получим: Для нахождения исходных концентраций веществ А и В учтем, что, согласно уравнению реакции, из 1 моля А и 2 молей Б образуется 1 моль С. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,216 моля веществ С, то при этом было израсходовано 0,216 моля А и 0,216 * 2 =0,432 моля В. Таким образом, искомые исходные концентрации равны: Задачи 68. Найти значение константы скорости реакции А+В 69. Во сколько раз изменится скорость реакции 2А+В 70. В два сосуда одной и той же вместимости введены: в первый 1 моль газа А и 2 моль газа В, во второй – 2 моль газа А и 1 моль газа В. Температура в обоих сосудах одинакова. Будет ли различаться скорость реакции между газами А и В в этих сосудах, если скорость реакции выражается: а) уравнением 71. Через некоторое время после начала реакции ЗА+В 72. В системе СО+Сl2=СОСl2 концентрацию монооксида углерода увеличили от 0,003 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции? 73. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А+2В 74. Как изменится скорость реакции 2 NO(г.) + О 75. Две реакции протекают при 25 76. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость реакции возрастает в 15,6 раза? 77. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,3. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на 25 градусов? 78. При 150 79. Изменится ли значение константы скорости реакции: а) при замене одного катализатора другим; б) при изменении концентраций реагирующих веществ? 80. Зависит ли тепловой эффект реакции от ее энергии активации? Ответ обосновать. 81. Для какой реакции - прямой или обратной – энергия активации больше, если прямая реакция идет с выделением теплоты? 82. Во сколько раз увеличиться скорость реакции, протекающей при 298 К, если энергию активации ее уменьшить на 4 кДж/моль? 83. Чему равна энергии активации реакции, если при повышении температуры от 290 до 300К скорость ее увеличится в 2 раза? 84. Каково значение энергии активации реакции, скорость которой при 300 К в 10 раз больше, чем при 280 К? 85. Энергия активации реакции 86. Зависит ли температурный коэффициент скорости реакции от значения энергии активации? Ответ обосновать. 87. Зависит ли значение энергии активации реакции в случае гетерогенного катализа от площади поверхности катализатора и от ее структуры? 88. Реакция 89. Схематически изобразить энергетическую диаграмму экзотермической реакции 90. Схематически изобразить энергетическую диаграмму реакции 91. Почему в цепной реакции
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|