- •«Российский государственный университет правосудия»
- •Цели и задачи курса
- •Глава 12. Химические реакции
- •Химические реакции
- •Как проходят реакции
- •Закон сохранения массы
- •Химические уравнения
- •Классификация химических реакций
- •2.По изменению степеней окисления реагентов
- •3.По тепловому эффекту реакции
- •4.По типу превращений реагирующих частиц
- •Скорость химической реакции
- •Вычисление скорости реакции вследствие изменения концентрации реагирующих веществ
- •Вычисление скорости реакции с газовыми компонентами вследствие изменения давления
- •Вычисление скорости реакции вследствие изменения температуры
- •Химическое равновесие
- •1. Вычисление константы химического равновесия
- •2. Вычисление равновесных концентраций по исходным концентрациям реагирующих веществ и наоборот
- •3. Смещение химического равновесия
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Интернет – источники
- •Приложение 1 Скорость химической реакции. Химическое равновесие
- •I вариант
- •II вариант
- •Приложение 2 Упражнения и задачи
- •Приложение 3 Задачи для самостоятельного решения
Вычисление скорости реакции с газовыми компонентами вследствие изменения давления
В соответствии с газовыми законами изменение давления газовой системы влечет за собой изменение ее объема и концентраций реагирующих веществ. Исходя из схемы р, V, [ ] и р, V, [ ] , следует помнить: молярная концентрация реагирующего вещества [ ] увеличивается во столько раз, во сколько раз повышается давление р или понижается объем системы V и, наоборот, понижению молярной концентрации вещества способствует эквивалентное понижение давления или увеличение объема системы.
П р и м е р 1.
Гомогенная реакция протекает по уравнению 2NO + О2 = 2NО2. Как изменится скорость реакции, если:
а) повысить давление в системе в 3 раза;
б) увеличить объем системы в 2 раза?
Дано:
а) p в 3 раза
б) V в 2 раза
υ0, υ – ?
Решение:
Записываем выражение начальной скорости реакции:
υ0 = [NО]02[О2]0
а) при увеличении давления в системе в 3 раза начальные концентрации реагирующих веществ тоже увеличиваются в 3 раза, что приводит к увеличению скорости реакции:
[NO] = [3NO]0; [О2] =[3О2];
υ = k[NО]2[О2] = k[3NO]02[3О2]0 = 27υ0.
б) увеличение объема системы приводит к понижению концентраций реагирующих веществ в 2 раза:
[NO] = [1/2NO]0; [O2] = [1/2O2]0.
и понижению скорости реакции
v = k[NО]2[О2] = k[1/2NO]02[1/2O2]0= υ0/8.
Ответ: а) Скорость возрастет в 27 раз.
б) Скорость понизится в 8 раз.
П р и м е р 2.
Взаимодействие алюминия с хлором протекает по уравнению:
2А1(Т) + ЗС12(г) =2А1С13(т)
Начальная концентрация хлора равна 0,05 моль/л. Константа скорости реакции 0,2. Напишите математическое выражение скорости реакции и определите, как изменится скорость реакции по сравнению с начальной, если давление в системе увеличить в 6 раз?
Дано:
[С12]0 = 0,05 моль
k = 0,2
p в 6 раз
υ0, υ – ?
Решение:
В соответствии с выражением (1.2) определяем начальную скорость химической реакции:
υ0 = k[C12]03 = 2 · 10–1 [5 · 10–2]3 = 2,5 · 10–5 моль/л·с.
При увеличении давления в системе увеличивается концентрация хлора и возрастает скорость реакции:
[С12] = [6С12]0 = 6 · 5 · 10–2 = 3 · 10–1 моль/л.
υ = k [С12]3 = 2 · 10–1 [3 · 10–1]3 = 5,4 · 10–3 моль/л·с.
Ответ: υ0 = 2,5 · 10–5 моль/л·с; υ = 5,4 · 10–3 моль/л·с.
Пример 3.
Реакция протекает по уравнению:
2Н2S(г) + SO2(г) = 3S(т) + 2Н2О(г)
Начальные концентрации сероводорода и сернистого газа соответственно равны 0,5 моль/л и 0,2 моль/л. Константа скорости реакции равна 1,2. Как изменится скорость реакции по сравнению с начальной, если:
а) увеличить давление газовой смеси в 2 раза;
б) увеличить концентрацию сероводорода в 4 раза?
Дано:
[H2S]0 = 0,5 моль/л
[SO2]0 = 0,2 моль/л
k = 1,2
а) p в 2 раза
б) [H2S] = [4H2S]0
υ0, υ – ?
Решение:
Рассчитываем начальную скорость реакции:
υ0 = k [H2S]02 [SО2]0 = 1,2 [5 · 10–1]2 [2 · 10–1] = 6 · 10–2 моль/л·с.
а) При увеличении давления в системе увеличивается скорость реакции:
[H2S] = [2H2S]0 = 2 · 0,5 = 1 моль/л,
[SО2] = [2SО2]0 = 2 · 0,2 = 0,4 моль/л,
υ = k [H2S]2 [SО = 1,2[1]2[4 · 10–1] = 4,8 · 10–1моль/л·с.
б) Увеличение концентрации одного из реагирующих веществ приводит к увеличению скорости реакции:
[H2S] = [4H2S]0 = 4 · 0,5 = 2 моль/л,
υ = k[H2S]2[SO2]0 = 1,2[2]2[2 · 10–1] = 9,6 · 10–1 моль/л·с.
Ответ: а) 4,8 · 10–1 моль/л·с;
б) 9,6 · 10–1 моль/л·с.