|
9. Скорость химических реакций. Правило Вант-Гоффа. ЗДМ
|
|
| FilIgor | Дата: Четверг, 08.11.2012, 11:41 | Сообщение # 1 |
 Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 9. Скорость химических реакций. Правило Вант-Гоффа. Закон действия масс.
Правило Вант-Гоффа:
При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции возрастает примерно в 2-4 раза.
v2 = v1*yΔt/10.
v - скорость реакции.
y (гамма) - температурный коэффициент скорости - число, характеризующее ускорение реакции при нагревании на 10 градусов.
Δt - разность температур.
Закон действия масс (ЗДМ):
Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
Например, для реакции aА + bВ = С, v = k*[A]a * [В]b,
k - константа скорости, [A]и [В] - концентрации реагирующих веществ, a и b - стехиометрические коэффициенты.
10.1. Зависимость скорости реакции от температуры.
Задание.
При 0 оС реакция, для которой температурный коэффициент равен 2, заканчивается за 120 сек.
Расчитайте, при какой температуре эта реакция закончится за 15 сек.?
Решение.
Скорость реакции возрастет в v2/v1 = 120/15 = 8 раз.
По уравнению Вант-Гоффа,
v2/v1 = yΔt/10.
8 = 2Δt/10, Δt/10 = 3, откуда разность температур Δt = 30 градусов.
t = 0 + Δt = 30 оС.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Четверг, 08.11.2012, 11:46 | Сообщение # 2 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 9.2., 9.2.1. Скорость и температурный коэффициент.
Задание 2.
За какое время закончится реакция при 30 оС, если при 10 градусах она заканчивется за 20 минут?
Температурный коэффициент равен 2.
Решение.
По уравнению Вант-Гоффа, скорость возрастет в
v2/v1 = yΔt/10 = 2 (30-10)/10 = 22 = 4 раза.
Реакция закончится за t = 20/4 = 5 минут.
Задание 2.1.
При 0 градусов Цельсия реакция заканчивается за 1 час 21 минуту, а при 40 оС за 1 минуту.
Определить температурный коэффициент реакции.
Решение.
1 час 21 минута равен 81 минутам. Отсюда, скорость возросла в v2/v1 = 81/1 = 81 раз.
Δt/10 = (40 - 0)/10 = 4.
v2/v1 = yΔt/10.
81 = y4.
y = 3.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Четверг, 08.11.2012, 11:53 | Сообщение # 3 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 9.3. Скорость и давление.
Задание.
Во сколько раз изменится скорость реакции 2СО(г.) + О2(г.) = 2СО2 при увеличении давления в 2 раза и неизменной температуре?
Решение.
Запишем закон действия масс для данной реакции.
w1 = k*[CO]2[O2].
Увеличение давления в 2 раза означает увеличение концентраций в 2 раза.
w2 = k*[2CO]2[2О2] = 8k*[CO]2[О2]
w2/w1 = 8k*[CO]2[О2]/k*[CO]2[О2] = 8 раз.
9.3.1.
Во сколько раз надо увеличить внешнее давление в системе, чтобы скорость реакции A(г) + 2В(г) -> С(г) увеличилась в 125 раз?
Аналогично предыдущему примеру, запишем:
w1 = [A][В ]2
Пусть давление увеличилось в х раз. Тогда,
w2 = [xA][xВ]2 = x3[A][В ]2
w2/w1 = x3[A][В ]2 / [A][В ]2 = x3
По условию,
х3 = 125
х = 5
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Четверг, 08.11.2012, 11:55 | Сообщение # 4 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 9.4. Скорость и концентрация.
Задание.
Во сколько раз уменьшится скорость реакции 2NO + O2 = 2NO2 при разбавлении смеси реагирующих газов в 3 раза?
Решение.
w1 = k*[NO]2[O2]
При разбавлении смеси реагирующих газов в 3 раза - в 3 раза падает концентрация.
w2 = k*[1/3]2[1/3] = (1/27)k*[NO]2[O2]
w2/w1 = 1/27.
То есть, уменьшится в 27 раз.
9.4.1
Задание.
Реакция идет по уравнению: А + 2B ↔ C; константа ее скорости при определенной температуре равна 0,4, а начальные концентрации составляли (моль/дм3): [А] =0,3 и [В]= 0,5. Вычислите скорость этой реакции при той же температуре в начальный момент и после того, как прореагирует 0,1 моль/дм3 вещества А.
Решение.
Запишем кинетическое уравнение по Закону Действующих Масс.
v = k[A][В]2
Отсюда, в начальный момент времени v = 0,4*0,3*0,52 = 0,03
Когда прореагирует 0,1 моль/дм3 А, его концентрация станет [A]= 0,3 - 0,1 = 0,2
Концентрация В, по уравнению реакции, станет 0,5 - 0,1*2 = 0,3.
v = 0,4*0,2*0,32 = 0,0072.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Суббота, 17.11.2012, 14:35 | Сообщение # 5 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 9.5. Уравнение Аррениуса.
Задание.
Константа скорости некоторой реакции при 440 градусах Цельсия равна 0,48с-1, а при 400 градусах - 0,03с-1. Вычислить температурный коэффицент и энергию активации реакции.
Решение.
Для определения температурного коэффициента используем правило Вант-Гоффа.
k2/k1 = γΔt/10
0,48/0,03 = γ(440 - 400)/10
γ4 = 16
γ = 2.
Для определения энергии активации воспользуемся уравнением Аррениуса в интегральной форме.
ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 - 1/T2)
Либо, перейдя к десятичному логарифму:
lg(k2/k1) = (Ea/2,3R)(1/T1 - 1/T2)
Не забываем перевести температуру в Кельвины!
ln(0,48/0,03) = (Ea/8,314)(1/673 - 1/713)
Ea = 3,87*105 кДж/моль.
9.5.1.Задание.
Рассчитать температурный коэффициент Вант-Гоффа в интервале 10-50 градусов Цельсия, если энергия активации равна 85 кДж/моль.
Решение.
Не забываем перевести килоджоули в джоули, у градусы Цельсия - в Кельвина.
ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 - 1/T2)
ln(k2/k1) = (85000/8,314)(1/283 - 1/323)
ln(k2/k1) = 4,474
k2/k1 = e4,474 = 2,7184,474 = 87,7.
Определим коэффициент Вант-Гоффа.
k2/k1 = γΔt/10
87,7 = γ4
γ = 3,06.
9.5.2.
Задание.
В интервале 12-52 градусов Цельсия коэффициент Вант-Гоффа составляет 3,5. Найти энергию активации.
Решение.
k2/k1 = γΔt/10 = 3,54 = 150.
ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 - 1/T2)
ln150 = (Ea/8,314)(1/285 - 1/325)
Ea = 96464 Дж = 96,4 кДж.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
