Задачи с решениями на химическую кинетику и химическое равновесие
Химическая кинетика и химическое равновесие
Задача № 1. Написать математическое выражение скорости прямой и обратной реакций:
Пример 59
Для реакции согласно закону действия масс выражения скоростей реакции следующие:
где — константа скорости прямой реакции;
— соответственно концентрации ;
где — константа скорости обратной реакции;
— концентрация .
Задача 43
Определить начальную скорость реакции с константой скорости прямой реакции к в растворе, полученном смешением 2 л 0,6 М раствора и 3 л 1 М раствора .
Решение:
Уравнение химической реакции, происходящей в смеси двух растворов, следующее:
Согласно закону действия масс выражение скорости химической реакции
Для определения скорости реакции необходимо знать величину концентраций веществ в момент их смешения. Для этого определим объем смеси двух растворов:
Зная, что в исходном растворе уксусной кислоты содержится 0,6-2 = = 1,2 моль , находим ее концентрацию в смеси:
В исходном растворе гидроксида аммония содержится 1-3=3 моль , значит, концентрация его в смеси
Определяем начальную скорость реакции:
Задача 44
Как изменится скорость прямой реакции
если давление увеличить в 3 раза?
Решение:
Предположим, что в начальный момент до повышения давления концентрации реагирующих веществ следующие:
Скорость реакции, определяемая по закону действия масс, до повышения давления равна:
Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона Повышение давления в 3 раза приводит к повышению концентрации каждого компонента в 3 раза.
Таким образом, после повышения давления концентрации реагирующих веществ станут равными:
Скорость реакции после повышения давления
Повышение скорости реакции будет следующим:
При повышении давления в 3 раза скорость прямой реакции увеличивается в 27 раз.
Задача 45
Во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры с 50 до 90°С? Температурный коэффициент реакции у равен 2,5.
Решение:
Согласно правилу Вант-Гоффа
Задача 46
Константа скорости реакции разложения HI равна при 280°С и при 300°С. Определить энергию активации, константу скорости при 310 °C и температурный коэффициент скорости реакции.
Решение:
Воспользуемся формулой, являющейся производной уравнения Аррениуса:
Теперь, зная энергию активации, можно рассчитать константу скорости реакции при 310 °C:
Определяем температурный коэффициент по следующей формуле:
Задача 47
Написать математические выражения констант равновесия следующих реакций:
Решение:
а) Для гомогенной реакции
б) Для гетерогенной реакции
так как концентрации твердых веществ не входят в выражение константы равновесия.
Задача 48
В состоянии равновесия системы при определенной температуре концентрации участвующих в равновесии веществ следующие: =0,04 моль/л. Рассчитать константу равновесия этой реакции.
Решение:
Подставим в выражение константы равновесия значения равновесных концентрации:
Задача 49
Константа равновесия реакции при 1000 °C равна 0,5. Исходные концентрации равны соответственно 0,05 моль/л и 0,01 моль/л. Рассчитать их концентрации в состоянии равновесия.
Решение:
Предположим, что в ходе реакции до момента установления состояния химического равновесия концентрация СО уменьшается на X моль/л. Тогда в состоянии химического равновесия концентрации будут следующими:
Математическое выражение константы равновесия данной реакции:
Отсюда находим значение X:
В состоянии равновесия значения концентрации будут следующими:
Задача 50
Для реакции рассчитать константу равновесия в стандартных условиях.
Решение:
Между энергией Гиббса и константой равновесия существует следующая взаимосвязь:
Рассчитываем вначале значение
Находим значение константы равновесия реакции в стандартных условиях :
Задача 51
В каком направлении сместится равновесие следующих химических реакций:
если увеличить температуру?
если увеличить концентрацию для реакции а и уменьшить концентрацию для реакции б?
если увеличить давление?
Решение:
Воспользуемся принципом Ле Шателье.
1) Увеличение температуры смещает химическое равновесие в направлении эндотермической реакции, а уменьшение температуры — в направлении экзотермической реакции.
Для реакции являющейся эндотермической увеличение температуры смещает равновесие в сторону прямой реакции .
2) Увеличение концентрации одного из участвующих в равновесии веществ смещает химическое равновесие в сторону реакции, уменьшающей концентрацию этого вещества.
Уменьшение концентрации одного из участвующих в равновесии веществ смещает химическое равновесие в сторону реакции, увеличивающей концентрацию этого вещества.
Для реакции увеличение концентрации , являющегося реактивом, смещает равновесие в сторону реакции, уменьшающей его концентрацию, т.е. в прямом направлении .
3) Увеличение давления смещает химическое равновесие в направлении реакции, вызывающей уменьшение объема системы, т.е. в сторону реакции с уменьшением числа газообразных молекул.
Для реакции увеличение давления смещает равновесие в сторону обратной реакции , так как число молекул исходных веществ (2 молекулы ) меньше, чем число молекул продуктов реакции (2 молекулы молекула , итого 3 молекулы).
Эти задачи взяты со страницы решения задач по неорганической химии:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Выражения скорости и константы равновесия химической реакции
Скорости прямой и обратной реакци разложения СО
Задача 128
Выразите через концентрации скорости прямой и обратной реакций и константу равновесия для системы:
2CO(г) CO2(г) + С(т), ∆Н
1. Выражение для прямой и обратной реакции для системы: 2CO(г) CO2(г)+С(т), ∆Н
Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. («действующая масса» – синоним современного понятия «концентрация»).
Закон действия масс (ЗДМ) выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию. Если реакция протекает последовательно через несколько стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью.
ЗДМ относится к гомогенным реакциям. Если реакция геторогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнение ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k.
Выражение скорости прямой реакции будет иметь вид: vпр. = kпр.[СО] 2 .
Выражение скорости обратной реакции будет иметь вид: vобр. = kобр.[СО2].
2. Константа равновесия
Можно выразить константу равновесия через скорость реакции. При этом константа равновесия определяется как
k1 — константа скорости прямой реакции, k-1 — константа скорости обратной реакции.
Можно выразить Кр через соотношение констант прямо и обратной реакций, получим:
3. Смещение равновесие в системе:
а) При повышении температуры равновесие сместится в сторону обратной реакции, так как прямая реакция – экзотермическая. Согласно принципу Ле-Шателье равновесие реакции смещается в сторону уменьшения оказываемого на систему действия. Данная реакция протекает с выделением тепла (∆Н
б) При понижении давления смещение равновесия будет наблюдаться в сторону прямой реакции, так как объм газообразного реагента в два раза больше объема продукта реакции системы равну: 2V(СО2) > V(CO).
в) Понижение концентрации продукта реакции (отведение из системы СО2) будет увеличивать скорость прямой реакции, поэтому согласно принципа Ле-Шателье при понижениии концентрации СО2 равновесие сместится в сторону прямой реакции, т. е. в сторону увеличения образования СО2.
Зависимость скорости реакции от концентраций веществ
Задача 129.
В закрытом сосуде находиться смесь газов, состоящая из 1 моль азота и 3 моль водорода которая реагирует по уравнению:
N2 + 3H2 = 2NH3.
Во сколько раз уменьшится скорость прямой реакции после того как прореагирует 0,65 моль азота.
Решение:
Зависимость скорости реакции от концентраций определяется законом действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ. Поэтому изменение концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ ведет к изменению ее скорости.
Выражение для скорости реакции до изменения концентрации вещества можно записать в общем виде:
V = k . [N2] . [H2] 3
Обозначим скорость реакции до изменения концентраций v1, а после изменения концентраций v2.
Ответ: скорость прямой реакции уменьшится в 1,5 раза.
Напишите выражения для скоростей прямой и обратной реакции 4NH3+5O2=4NO+6H2O
Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
- Все категории
- экономические 43,300
- гуманитарные 33,630
- юридические 17,900
- школьный раздел 607,261
- разное 16,836
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
http://buzani.ru/zadachi/obshchaya-khimiya/1704-konstanta-ravnovesiya-sistemy-zadachi-128-129
http://www.soloby.ru/1095737/%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%88%D0%B8%D1%82%D0%B5-%D0%B2%D1%8B%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%B9-%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%BC%D0%BE%D0%B9-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8-4nh3