Влияние различных факторов на скорость химических реакций

1)Экспериментально исследовать влияние температуры, концентрации, давления на скорость химических реакций;
2) Экспериментально подтверждать влияние температуры на скорость химических реакций;
3) Экспериментально доказывать влияние концентрации на скорость химических реакций;
4)Производить расчеты по правилу Вант-Гоффа;
5) Объяснять физический смысл понятия "энергия активации".

Задача №1
Реакция протекает по уравнению А+В = 2С. Начальная концентрация вещества А равна 0,22 моль/л, а через 10 с — 0,215 моль/л. Вычислите среднюю скорость реакции.
Решение:
Используем формулу для расчёта
υ = ± ΔС/Δτ = ± (0,215-0,22)/(10-0) = 0,0005 моль/л ∙ с

Задача №2
Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 30 до 70 ∘ С, если температурный коэффициент скорости равен 2.
Решение:
По правилу Вант-Гоффа
υ=υ0·γ (t2-t1)/10
По условию задачи требуется определить υ/υ0:
υ/υ0=2 (70-30)/10 = 24 = 16

Задача №3
Запишите кинетическое уравнение для следующих уравнений реакций:
А) S(тв) + O2 (г) = SO2 (г)
Б) 2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (ж)
Решение:
Согласно закону действующих масс, который действует для газов и жидкостей:
υ = к1 C (O2)
υ = к2 C2(SO2)·C (O2)

Задача №4
Как изменится скорость реакции:
S (тв) + O2 (г) = SO2 (г)
при увеличении давления в системе в 4 раза?
Решение:
Запишем кинетическое уравнение для реакции до повышения давления в системе. Обозначим концентрацию кислорода
С(О2) = а, концентрация серы - твёрдого вещества не учитывается.
υ = к1 а
При повышении давления в 4 раза, объём уменьшается в 4 раза, следовательно концентрация газа кислорода увеличится в 4 раза и кинетическое уравнение примет вид:
υ' = к1 4а
Определяем, во сколько раз возрастёт скорость реакции:
υ' /υ = к1 4а / к1 а = 4
Следовательно, при повышении давления в 4 раза, скорость данной реакции увеличится в 4 раза.

Задача №5
Как изменится скорость реакции:
2SО2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (г)
при увеличении давления в системе в 2 раза?
Решение:
Запишем кинетическое уравнение для реакции до повышения давления в системе. Обозначим концентрацию SO2
С(SО2) = а, концентрация кислорода C(O2) = b.
υ = к1 а2·b
При повышении давления в 2 раза, объём уменьшается в 2 раза, следовательно концентрация газа кислорода и SO2 увеличится в 2 раза и кинетическое уравнение примет вид:
υ' = к1 (2а)2·2b = к14а2·2b= к18а2·b
Определяем, во сколько раз возрастёт скорость реакции:
υ' /υ = к1 8а2·b / к1 а2·b =8
Следовательно, при повышении давления в 2 раза, скорость данной реакции увеличится в 8 раз.

Задача №6
При температуре 10 ºС реакция протекает за 5 мин, при 20ºС – за 1 мин. Рассчитайте температурный коэффициент скорости реакции.
Дано:
t0= 10 ºС
t= 20ºС
τ0= 300c
τ= 60c
γ=?
Решение:
1) При условии, что концентрация вещества (С), вступившего в реакцию, постоянна:
При температуре 10 ºС скорость реакции равна υ0=∆C/∆τ0,
υ0=∆C/300, ∆C= 300υ0
При температуре 30 ºС скорость реакции равна υ=∆C/∆τ,
υ=∆C/60, ∆C= 60υ. Следовательно, 300υ0=60υ, а υ/υ0=300/60=5.
2) По правилу Вант Гоффа: υ= υ0γ∆t/10, υ/υ0= γ∆t/10
3) Согласно рассуждениям (1) и (2), получим γ(20-10)/10= γ=5