Залежність швидкості реакції від температури.
Як правило, з підвищенням температури швидкість хімічної реакції збільшується. Від температури залежать константа швидкості і константа рівноваги. Для рівноважного стану справедливе рівняння ізобари (або ізохори) хімічної реакції
Тут
- тепловий ефект хімічної реакції, а
‑ константа рівноваги
Нехай
Розкладемо це рівняння на два з точністю до сталої величини В=0;
;
,
.
Після інтегрування одержуємо
.
При
нескінченно високій температурі
(або
)
і
,
знайдемо, що
.
В загальному випадку можна записати:
величину Е називають енергією активації хімічної реакції. На практиці користуються десятковими логарифмами:
Позбавившись від логарифму одержуємо рівняння Ареніуса:
,
.
Для
визначення k0
і Е за
експериментальними значеннями в
координатах
будують графіки Ареніуса. Енергію
активації знаходять за величиною
тангенсу кута нахилу прямої лінії:
Хімічну реакцію можна уявити як перехід системи із стану 1 до стану 2, що супроводжується тепловим ефектом H = H2 –H1. З іншого боку, .
Це означає, що пряма реакція іде при затраті енергії Е1, а зворотна – Е2
Тут ентальпія Н відраховується від деякого довільно вибраного нульового значення. Точка А позначає активний стан системи.
Варіант |
Реакція |
Т1,К |
k1 |
Т2,К |
k2 |
Т3,К |
t, хв |
С0, моль/л |
1 |
Н2+Вr2 →2НВr |
574,5 |
0,0856 |
497,2 |
0,00036 |
483,2 |
60 |
0,09 |
2 |
Н2+Вr2 →2НВr |
550,7 |
0,0159 |
524,6 |
0,0026 |
568,2 |
10 |
0,1 |
3 |
Н2+I2 →2НІ |
599,0 |
0,00146 |
672,0 |
0,0568 |
648,2 |
28 |
2,83 |
4 |
Н2+І2 →2НІ |
683,0 |
0,0659 |
716,0 |
0,375 |
693,2 |
27 |
1,83 |
5 |
2НІ →Н2+І2 |
456,9 |
0,942 10 -‑6 |
700,0 |
0,00310 |
923,2 |
17 |
2,38 |
6 |
2НІ → Н2+І2 |
628,4 |
0,809 10 ‑4 |
780,4 |
0,1059 |
976,2 |
18 |
1,87 |
7 |
2NО →N2+О2 |
525,2 |
47,059 |
1251,4 |
1073 |
1423,2 |
45 |
2,83 |
8 |
2NО2 →N2+2О2 |
986,0 |
6,72 |
1165,0 |
977,0 |
1053,2 |
65 |
1,75 |
9 |
N2О5 →N2О4+1/2О2 |
298,2 |
0,00203 |
288,2 |
0,475·10 ‑3 |
338,2 |
32 |
0,93 |
10 |
РН3 →Р(г)+3/2Н2 |
953,2 |
0,0183 |
918,2 |
0,0038 |
988,2 |
80 |
0,87 |
11 |
SО2С12 →SО2+С12 |
552,2 |
0,609·10‑4 |
593,2 |
0,132·10 ‑2 |
688,2 |
35 |
2,5 |
12 |
СО+Н2О →СО2+Н2 |
288,2 |
0,00031 |
313,2 |
0,00815 |
303,2 |
89 |
3,85 |
13 |
СОС12 →СО+С12 |
655,0 |
0,53·10‑2 |
745,0 |
67,6·10 ‑2 |
698,2 |
104,5 |
0,8 |
14 |
С2Н5ОNа+СН3І →С2Н5ОСН3+NаІ |
273,3 |
0,0336 |
303,2 |
2,125 |
288,2 |
10 |
0,87 |
15 |
СН2ОНСН2С1+КОН →СН2ОНСН2ОН+КС1 |
297,7 |
0,68 |
316,8 |
5,23 |
303,2 |
18 |
0,96 |
16 |
СН3С1СООН+H2О →СН2ОНСООН+НС1 |
353,2 |
0,222·10 ‑4 |
403,2 |
0,00237 |
423,2 |
26 |
0,50 |
17 |
СН3СО2С2Н5+NаОН →СН3СО2Nа+С2Н5ОН |
282,6 |
2,307 |
318,1 |
21,65 |
343,2 |
15 |
0,95 |
18 |
СН3СО2СН3+Н2О →СН3СО2Н+СН3ОН |
298,2 |
0,653·10 ‑3 |
308,2 |
1,633·10 ‑3 |
313,2 |
25 |
1,60 |
19 |
СН3СО2СН3+Н2О →СН3СО2Н+СН3ОН |
298,2 |
16,09·10 ‑3 |
308,2 |
37,84·10 ‑3 |
323,2 |
80 |
2,96 |
20 |
СН3СО2С2Н5+Н2О →СН3СО2Н+С2Н5ОН |
273,2 |
2,056·10 ‑5 |
313,2 |
109,4·10 ‑5 |
298,2 |
67 |
3,55 |
21 |
2СН2О+NаОН →НСО2Nа+СН3ОН |
323,2 |
5,5·10 ‑3 |
358,2 |
294,0·10 ‑3 |
338,2 |
5 |
0,5 |
22 |
(СН3)2SО4+NаІ →СН3І+Nа(СН3)S О4 |
273,2 |
0,029 |
298,2 |
1,04 |
285,8 |
100 |
3,89 |
23 |
С6Н5СН2Вr+С2Н5ОН →С6Н5СН2ОС2Н5+НВr |
298,2 |
1,44 |
338,2 |
2,01 |
318,2 |
90 |
2,67 |
24 |
С12Н22O11+Н2О →С6Н12O6+ С6Н12O6 |
298,2 |
0,765 |
328,2 |
35,5 |
313,2 |
15 |
1,85 |
25 |
КС1О2+6FeSО4+ЗН2SО4→KС1+ЗFе2 (SО4)3 +ЗН2О* |
283,2 |
1,00 |
305,2 |
7,15 |
383,2 |
35 |
1,67 |
* Реакція першого порядку. |
||||||||
Хімічна
кінетика.
Задано константи швидкостей хімічних
реакцій при двох температурах. Визначити
енергію активації, константу швидкості
при температурі
,
температурний коефіцієнт швидкості і
кількість речовини, що прореагувала за
час
,
якщо початкові концентрації були
.