Урок 46. Решение задач по теме «Скорость химической реакции»

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 равнаυ0=∆C/∆τ0,

υ0=∆C/300, ∆C= 300υ0

При температуре 30 ºС скорость реакции равнаυ=∆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

 

Задача 7.  При установлении равновесия Fe₂O₃ (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO₂ (г) концентрация [CO] = 1 моль/л и [CO₂] = 2 моль/л. Вычислите исходную концентрацию [CO]_исх, если начальная концентрация CO₂ равна нулю.

Решение.

Fe₂O₃ (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO₂ (г)

3 моля СО₂ образуется, если в реакцию вступают 3 моля СО,

2 молей СО_{2 — х}

х = 2 моль, ⇒ исходная концентрация [CO]_исх = [CO]_pавн + 2 моль = 1 + 2 = 3 моль.

 

Задача 8.Температурный коэффициент реакции равен 2,5. Как изменится ее скорость при охлаждении реакционной смеси от изменения температуры от 50 °С до 30 °С?

Решение.

Воспользуемся правилом Вант-Гоффа

Скорость реакции уменьшится в 6,25 раз

 

Задача 9. Рассчитайте скорость реакции между растворами хлорида калия и нитрата серебра, концентрации которых составляют соответственно 0,2 и 0,3 моль/л, а k=1,5∙10^-3л∙моль^-1∙с^-1

 

Решение.

AgNO₃ + KCl = AgCl↓ + K NO₃

Скорость прямой реакции равна:

v = k·[AgNO₃]·[KCl]

v = 1,5∙10^-3 · 0,2 · 0,3 = 9·10^-5 моль/л·с

Таким образом скорость реакции равна v = 9·10^-5 моль/л·с

 

Задача 10. Как следует изменить концентрацию кислорода, чтобы скорость гомогенной элементарной реакции: 2 NО_(г) +O_2(г) → 2 NО_2(г) не изменилась при уменьшении концентрации оксида азота (II) в 2 раза?

Решение.

2 NО_(г) +O_2(г) → 2 NО_2(г)

Скорость прямой реакции равна:

υ₁ = k·[NO]²·[O₂]

При уменьшении концентрации NО в 2 раза скорость прямой реакции станет равной:

υ₂ = k·[1/2NO]²·[O₂ ] = 1/4·k·[NO]²·[O₂]

т.е. скорость реакции уменьшится в 4 раза:

υ₂ /υ₁₌ 1/4·k·[NO]²·[O₂] / k·[NO]²·[O₂] = 4

Чтобы скорость реакции не изменилась концентрацию кислорода надо увеличить в 4 раза.

При условии, что υ₁= υ₂

1/4·k·[NO]² ·х[O₂] = k·[NO]²·[O₂]

х = 4

 

26.03.2020