Расчеты изменения скорости реакции

Задача 331. 
Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А + 2В → С. Начальные концентрации составляют: [А]0 = 0,03 моль/л, [В]0 = 0,05 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Найти начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.
Решение:
До изменения концентрации скорость реакции можно выразить уравнением:

скорость реакции

v - скорость реакции, k - константа скорости реакции, [А] и [В] – концентрации исходных веществ.

Тогда 

скорость реакции

Для нахождения скорости реакции по истечении некоторого времени учтём, что на образование 1 моля вещества С затрачивается 1 моль вещества А и 2 моля вещества В, поэтому при уменьшении концентрации вещества А на 0,01 моль/л, концентрация вещества В уменьшится соответственно на 0,0 2 моль/л (2 . 0.01 = 0,02). Тогда оставшиеся концентрации веществ будут равны [A]ост. = 0.03 – 0,01 = 0,02 моль/л, [B]ост. = 0,05 – 0,02 = 0,03моль/л. Тогда скорость реакции по истечении некоторого времени будет составлять:

скорость реакции

Ответ: v1 = 3 . 10-5; v2 = 7,2 . 10-6.   


Задача 332. 
Как изменится скорость реакции 2NO (г.) + O2 (г.) → 2NO2 (г.), если: а) увеличить давление в системе в 3 раза; б) уменьшить объем системы в 3 раза; в) повысить концентрацию в 3 раза?
Решение:
До изменения объёма, давления и концентрации скорость реакции можно выразить уравнением:

скорость реакции

v - скорость реакции, k - константа скорости реакции, [NO] и [O2] – концентрации исходных веществ.

а) Вследствие увеличения давления в системе в 3 раза, соответственно концентрация каждого из реагирующих веществ возрастёт в 3 раза. Следовательно, теперь скорость реакции будет равна:

скорость реакции

Тогда, сравнивая  выражения v  и vа) , находим, что скорость реакции возрастает в 27 раз 

скорость реакции

б) при уменьшении объёма в 3 раза в системе концентрация каждого из реагирующих веществ возрастёт в 3 раза. Следовательно, теперь скорость реакции будет равна:

скорость реакции

Тогда, сравнивая  выражения v  и  vб), находим, что скорость реакции возрастает в 27 раз   

скорость реакции

в) При увеличении концентрации NO в 3 раза скорость реакции будет равна:

скорость реакции

Cравнивая выражения v  и  vв), находим, что скорость реакции возрастает в 9 раз     

скорость реакции

Ответ: а) возрастёт в 27 раз; б) возрастёт в 27 раз; в) возрастёт в 9 раз.


Задача 333. 
Две реакции протекают при 25°С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2,0, а второй 2,5. Найти отношение скоростей этих реакций при 95°С.
Решение:
Зависимость скорости реакции (или константы скорости реакции) от температуры может быть выражена уравнением:

скорость реакции

Здесь vt и kt - скорость и константа скорости реакции при температуре t°С; v(t + 10)  и k(t + 10)  те же величины при температуре (t + 100C); гама-лучи  - температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2 - 4 (правило Вант-Гоффа). В общем случае, если температура изменилась на  °С, последнее уравнение преобразуется к виду:   

скорость реакции

Поскольку дельтаt = 700С (95 – 25 = 75), то, скорость реакции равна: 

скорость реакции

Скорость второй реакции равна:

скорость реакции

Найдём отношение этих скоростей:

скорость реакции

Ответ: скорость реакции


 Задача 334. 
Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость реакции возрастает в 15,6 раза?
Решение:
Согласно правилу Вант Гоффа зависимость скорости от температуры выражается уравнением:

скорость реакции

vt  и kt - скорость и константа скорости реакции при температуре t°С; v(t + 10)  и k(t + 10) те же величины при температуре (t + 100C); гама-лучи - температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2 – 4. Поскольку дельтаt = 300С, то, подставив в уравнение Вант-Гоффа значения по условию задачи, рассчитаем температурный коэффициент скорости реакции:

скорость реакции

Ответ: 2,5.


Задача 335. 
Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,3. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на 25 градусов?
Решение:
Согласно правилу Вант Гоффа зависимость скорости от температуры выражается уравнением:

скорость реакции

vt и kt - скорость и константа скорости реакции при температуре t°С; v(t + 10)  и k(t + 10) те же величины при температуре (t + 100C); гама-лучи - температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций лежит в пределах 2 – 4. Поскольку дельтаt = 250С, то, обозначив скорость начальной реакции и скорость реакции при повышении температуры системы на 25 градусов соответственно через v  и  v', можем записать:

скорость реакции

Ответ: в 8 раз.