Скорость химических реакций

Закон действия масс скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов.
Для реакции: аА + bВ → cС + dD V = kСAа СBb
где k – константа скорости реакции,
СAа и СBb – концентрации исходных веществ А и В.

Задача 1. Как изменится скорость химической реакции N2 (г) + 3H2 (г) = 2NH3 (г) при увеличении концентрации реагирующих веществ в 2 раза.
V = k ⋅ СN2⋅СH23
Увеличим концентрацию в 2 раза:
Скорость увеличиться в 16 раз

Задача 2. Как изменится скорость химической реакции 2NО (г) + О2 (г) = 2NО2 (г)
а) при увеличении давления в 2 раза.
V = k ⋅ СNO2⋅СO2
Увеличить давление в 2 раза = увеличить концентрацию в 2 раза:
Скорость увеличиться в 8 раз
V1 = k ⋅ (2СNO)2⋅2СO2

2NО (г) + О2 (г) = 2NО2 (г)
б) при уменьшении объема реакционного сосуда в 3 раза.
V = k ⋅ СNO2⋅СO2
Уменьшить объем реакционного сосуда в 3 раза = увеличить концентрацию в 3 раза:
Скорость увеличиться в 27 раз
V1 = k ⋅ (3СNO)2⋅3СO2

Задача 3. Найти значение константы скорости реакции А (г) + В (г) = АВ (г), если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,05 и 0,01 моль/л, скорость реакции равна 5·10-5 моль/л·мин.

Задача 4. Во сколько раз изменится скорость химической реакции 2А (г) + В (г) = А2В(г), если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза?

Задача 5. Во сколько раз следует увеличить концентрацию вещества В в реакции
2А (г) + В (г) = А2В(г), чтобы при уменьшении концентрации вещества А в 4 раза, скорость прямой реакции не изменилась?

Правило Вант-Гоффа
где V1 и V2 скорость реакции при температуре t1 и t2 (t2 > t1),
γ – температурный коэффициент скорости реакции.
При повышении температуры на каждые 10 оС скорость реакции увеличивается примерно в
2-4 раза

Задача 6. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции, при повышении температуры от 10 до
40 оС, если γ = 3
Решение:

Задача 7. Температурный коэффициент скорости реакции = 2,3. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры на 25оС.
Задача 8. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30оС, скорость реакции возрастает в 15,6 раз?

Задача 9. Две реакции протекают при 25оС с одинаковой скоростью. У первой реакции γ1 = 2, а второй γ2 = 2,5. Найти отношение скоростей этих реакций при 95оС.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Обратимые реакции
СО2 + Н2О
СО2 + Н2
3H2 + N2
→ – прямая реакция
← – обратная реакция
2NH3

аА + вВ
сС + dD
где А и В – исходные вещества,
а и в – стехиометрические коэффициенты
С течением времени скорость прямой реакции уменьшается, и через некоторый промежуток времени наступает химическое равновесие, когда скорости прямой и обратной реакции равны
В условиях равновесия
=
[A]a [B]b =
[C]c [D]d

Кр - Константа равновесия

Задача 10. Равновесие в системе
2NО2 (г) ⇄ 2NО (г) + О2 (г) установилось при следующих равновесных концентрациях:
[NO2] = 0,006 моль/л, [NO] = 0,024 моль/л. Найти константу равновесия и исходную концентрацию NO2.
Решение:
2NО2 (г) ⇄ 2NО (г) + О2 (г)
0,006 моль/л
0,024 моль/л
Х моль/л
По уравнению:
2 моль NО → 1 моль О2
По условию:
0,024 моль NО → Х моль О2
Х=0,012 моль = [O2]

[NO]2·[O2]
Kp =
[NO2]2
=
0,0242·0,012
0,0062
= 0,192
Найдем исходную концентрацию NO2
CNO2исх = [NO2] + CNO2прореагировало
По уравнению:
2 моль NО2 → 2 моль NО
По условию:
Х моль NО2 → 0,024 моль NО
Х=0,024 моль NO2 прореагировало
CNO2исх = 0,006 + 0,024 = 0,03 моль/л

Задача 11. Равновесие в системе
Н2 (г) + I2 (г) ⇄ 2HI (г) установилось при следующих равновесных концентрациях:
[H2] = 0,025 моль/л, [I2] = 0,005 моль/л,
[HI] = 0,09 моль/л. Определите исходные концентрации йода и водорода и константу равновесия.

Правило Ле Шателье:
Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие, то состояние равновесия смещается в том направлении, которое ослабляет влияние этого воздействия

Задача 12. В какую сторону сместиться равновесие
в обратимой реакции а) при повышении температуры,
б) при повышении давления.
2NH3
3H2 + N2
ΔΗ = –92 кДж/моль (выделение тепла)
ΔHо < 0
а) т.к. прямая реакция экзотермическая (с выделением
тепла), то обратная реакция – эндотермическая
(с поглощением тепла).
При нагревании система стремиться к охлаждению, ⇒
равновесие сместиться в сторону реакции в которой тепло
поглощается (обратная реакция) ←

б) Давление оказывает влияние на газообразные вещества.
Чем больше молекул газа, тем больше давление.
При повышении давления система стремится сместить
равновесие в сторону уменьшения давления, т.е. в
сторону меньшего количества молекул газа.
В данном случае – в прямом направлении.
2NH3
3H2 + N2
4 молекулы газа
2 молекулы газа

Задача 13. В какую сторону сместиться равновесие
в обратимой реакции а) при повышении температуры,
б) при повышении давления.
2NO
N2 + O2
ΔΗ = 180 кДж/моль (поглощение тепла)
ΔHо > 0