Feladatok a listára a kémiai kinetika és az egyensúlyi kémiai reakció
Probléma 1. Definiálja a kémiai reakció sebességét. Írja le mennyiségileg (ahol lehetséges) a hatása az oldott-sebességű külső reakciókörülményeket (koncentráció, TEM-mérséklet, nyomás). Számítsuk ki a hányszor változtatni a H2 + C12 = 2HC1 reakciósebesség a nyomás növelésével a 2-szer;
Kémiai reakció sebessége u az a szám elemi események kölcsönhatás egységnyi idő egységnyi térfogatú homogén reakciók vagy egységnyi felszíni felület heterogén reakciók. Nagy sebességű kémiai reakció által kifejezett számának változtatásával n elfogyasztott anyag vagy anyagok előállított egységnyi térfogatú V egységnyi idő t. A koncentráció kifejezése az mol / l, és az időt percben, másodpercben vagy óra.
ahol a C - koncentrációját mol / l
Egység reakció sebességét mól / l · s
Ha egy bizonyos időpontban a T1 és T2 koncentrációja az egyik a kiindulási anyagok egyenlő C1 és C2. majd az időintervallum At = t2 - t1. Ac = c2 - c1
ῡ = - Ac / At [mol / l · sec]
Ha az anyag el nem fogy, akkor tegye a „-” jel, ha tárolni - „+”
A kémiai reakció sebessége függ a természet a reagensek, koncentráció, hőmérséklet, katalizátor jelenlétében, nyomás (s részvétel gázok), közepes (oldatban), a fény intenzitása (fotokémiai reakció).
Függése a reakciósebesség a a reaktánsok természetétől. Minden kémiai eljárás velejárója, hogy egy meghatározott értékét az aktiválási energia Ea. Továbbá, a reakció sebessége. minél több, annál alacsonyabb az energia aktiválást.
A sebesség attól függ, erőssége a kémiai kötések a nyersanyagokban. Ha ezek a kötések erősek, a nagy Ea, például N2 + 3H2 = 2NH3. a reakció sebessége kicsi. Ha Ea egyenlő nullával, akkor a reakció csaknem pillanatszerűen megy végbe, például:
HCl (oldat) + NaOH (oldat) = NaCl (oldat) + H2 O.
A tömeghatás törvénye. Sebesség elemi homogén kémiai reakció egyenesen arányos a termék a reagáló anyagok koncentrációit, hozott fokban, egyenlő a sztöchiometriai arányok.
A reakció aA + bB = cC + dD
ahol [A] és [B] - koncentrációja A és B anyagok az mol / liter,
k - sebességi konstans.
Szilárdanyag-koncentrációban a kinetikus egyenlet nem tartalmazza az esetben heterogén reakciók.
Függése a reakciósebesség a reaktánsok koncentrációja határozza meg a tömeghatás törvénye:
Nyilvánvaló, hogy a növekvő koncentrációjú a reagensek, a reakció sebessége növekszik megnöveli az ütközések száma reagensek közötti. Továbbá, fontos, hogy figyelembe vegyék a sorrendben a reakció, ha a reakció tekintetében első rendű, hogy bizonyos reagensek, annak mértéke egyenesen arányos a az anyag koncentrációja. Ha a reakció másodrendű tekintetében bármely reagens, majd megkétszerezése az összefonódás vezet megnövekedett reakció sebességét 2 2 = 4-szer, és növeli a koncentrációt 3-szor, a reakció meggyorsítása február 3 = 9-szer.
A hőmérséklet függése a sebességet. Van't Hoff szabály. Ez az arány a legtöbb kémiai reakció, a hőmérséklet emelkedik 10 ° növekszik 2-4 alkalommal.
υT2 - reakció sebessége a T2 hőmérséklet. υT1 - reakció sebessége a hőmérséklet t1. γ - hőmérsékleti együttható (γ = 24).
A katalizátorok hatására. Katalizátorok növeli a reakció sebességét (pozitív katalízis). A reakció sebessége megnő, mivel a csökkentett aktiválási energiája a reakciót katalizátor jelenlétében. Csökkentése az aktiválási energia annak köszönhető, hogy az a tény, hogy a katalizátor jelenlétében a reakció több lépésben intermedierek kialakítására, és ezek a szakaszok jellemzi a kis értékei az aktiválási energia.
Inhibitorok lassú a reakció sebessége (negatív katalízis).
Amikor a nyomás megnövekszik 2-szeres anyagok koncentrációját növeli is, és 2-szer a reakció sebessége egyenlővé válik:
υpryam növeli 4-szer.
Probléma 2. Amikor létrehozó egyensúlyi Fe2 O3 (t) + 3CO (g) = 2Fe (t) + 3CO2 (g) koncentrációja [CO] = 1 mol / l, és a [CO2] = 2 mol / l. Számítsuk ki a kezdeti koncentráció [CO] ref. Ha a kezdeti CO2 koncentráció nulla.
3 mól CO2 elő, amikor képletű 3 mol CO
2 mól CO2 - X
X = 2 mól, ⇒ kezdeti koncentráció [CO] ref = [CO] + 2 mol pavn = 1 + 2 = 3 mol.
Feladat 3.Temperaturny válasz tényező 2,5. Hogyan változtassuk annak sebességét, miközben a reakcióelegyet lehűtjük a hőmérséklet-változás a 50 ° C és 30 ° C?
Mi a szabályt van't Hoff
A reakció sebessége csökken 6,25-szor
Feladat 4. mértékének kiszámításához közötti reakció a kálium-klorid és ezüst-nitrát oldatokat, amelyek koncentrációja rendre 0,2 és 0,3 mol / l, és a k = 1,5 ∙ 10 -3 mol -1 l ∙ ∙ a -1
közvetlen reakció sebessége egyenlő:
v = 1,5 ∙ · 10 -3 0,2 · 0,3 = 9 × 10 -5 mol / l · s
Így a reakció sebessége v = 9 × 10 -5 mol / l · s
Feladat 5. Ahogy az oxigén koncentrációját meg kell változtatni, hogy gyorsítsák homogén elemi reakció: 2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO 2 (g) nem változik csökkenő koncentrációban a nitrogén-oxid (II) 2-szer?
közvetlen reakció sebessége egyenlő:
Amikor koncentrációjának csökkentésére NO 2-szer a határidős reakció sebessége egyenlővé válik:
azaz a reakció sebessége csökken 4-szer:
Ahhoz, hogy a reakció sebessége nem változott az oxigén koncentrációját meg kell nőtt 4-szer.
Feladat 6. Amikor a hőmérséklet emelkedik 30-45 ° C-on homogén reakció sebessége nőtt 20-szor. Mi az aktiválási energia a reakció?
Határozat.
Segítségével az Arrhenius-egyenlet. kapjuk:
ln 20 = Ea / 8,31 · (1/303 - 1/318),
itt
Ea = 160 250 J = 160,25 kJ
Feladat 7. a reakció sebességi állandója szappanosítás acetát-észter: SOOS2 H5 CH3 (p-p) + KOH (aq) → CH3 COOK (aq) + C2 H5 OH (aq) 0,1 l / mol ∙ min. A kezdeti koncentrációja acetát-észtert azonos volt a 0,01 mol / l, és az alkálifém - 0,05 mol / l. Számítsuk ki a kezdeti reakciósebesség, és abban a pillanatban, amikor az észter koncentrációja egyenlő lesz 0,008 mol / l.
közvetlen reakció sebessége egyenlő:
υnach = 0,1 · 0,01 · 0,05 = 5 · 10 -5 mol / l · min
Abban a pillanatban, amikor az észter koncentrációja egyenlő lesz 0,008 mol / L, a fogyasztás összege
Ezért, ebben a pontban is az alkáli elfogyasztott [KOH] áramlási sebesség = 0,002 mol / l, és koncentrációját egyenlővé válik
[KOH] CON = 0,05-0,002 = 0,048 mol / l
Kiszámítjuk a válasz sebessége, amikor az észter koncentrációja egyenlő lesz 0,008 mol / l és 0,048 mol alkálifém / liter
υkon = 0,1 · 0,008 · 0,048 = 3,84 × 10 -5 mol / l · min
Feladat 8. Ahogy a reakció-rendszer, hogy a hangerőt a keverék:
8NH3 (g) + 3Br2 (g) → 6NH4 Br (a) + N2 (g). a reakció sebessége csökkent az 60-szor?
Ahhoz, hogy csökkentsék a reakció sebessége szükséges kapacitásának növelésére, a rendszer, azaz, csökkentik a nyomást, és ezáltal csökkenti a koncentrációt a gáznemű komponens - NH3. Br2 koncentráció így állandó marad.
A kezdeti sebessége az előre reakció egyenlő:
növekvő ammónia koncentrációja sebességét az előre reakció vált:
Csökkenését követően a rendszeres, megkapjuk
Így, hogy csökkentsék a reakció sebességét 60-szor, szükség van, hogy növelje a mennyiségét 1,66 alkalommal.
Feladat 9. Mivel hatással lesz a hozam a klór a rendszerben:
4HCl (g) + O2 (g) ↔2Cl2 (g) + 2H2 O (g); ? H = kb 298 -202,4kDzh
a) a hőmérséklet növelésével; b) csökkenti a teljes keverék; c) csökkentése az oxigén koncentráció; d) bevezetése katalizátor?
- ˂ mintegy 298? H 0, ezért a reakció exoterm, azonban a Le Chatelier-elv, magasabb hőmérsékleten elmozdulás az egyensúly felé képződését a kiindulási anyagok (bal oldalon), azaz klór- hozam csökkenés.
- Amikor a nyomás csökkentésével az egyensúly eltolódik a mellékreakciók előforduló a növekvő számú gáznemű molekulák. Ebben az esetben, eltolódik az egyensúly kialakulását a kiindulási anyagok (bal oldal), azaz klór- hozam is csökken.
- Csökkenő oxigén koncentrációk is hozzájárulnak az egyensúlyi eltolódást a bal és csökkenti a kimenő klór.
- Hozzáadása a katalizátor rendszer növekedéséhez vezet a sebesség előre és hátra reakciókat. Ebben az esetben a sebesség változik elérése egyensúlyi állapot, de az egyensúlyi állandó nem változik és az elmozdulás az egyensúly bekövetkezik. Hozam klór- változatlan marad.
Feladat 10. A rendszer: PCI5 ↔ PCI3 + CI2
poise 500 ° C-on, hogy meghatározzuk, mikor a kezdeti koncentrációját PCI 5. egyenlő 1 mol / l csökkent 0,46 mol / l. Keresse az érték az egyensúlyi állandó ezen a hőmérsékleten.
Írunk a kifejezés az egyensúlyi állandó:
Azt találjuk, a számot PCI5, amelyek fogyasztják a képződményben PCI3 és Cl2 és egyensúlyi koncentráció.
[PCI5] áramlási sebesség = 1-0,46 = 0,54 mol / l
A reakcióegyenlet:
1 mol 1 mol PCI 5 képződött PCI3
0,54 mol PCI5 x képződött mól PCl 3-t
Hasonlóképpen, 1 mol 1 mol PCI 5 képződött Cl2
0,54 mol PCI 5 képződött mol Cl2
Feladat 11. Az egyensúlyi állandó az alábbi reakció: SOSl2 (g) ↔ CO (g) + C12 (g) volt egyenlő 0,02. A kezdeti koncentrációja SOCI2 volt 1,3 mol / l. Számítsuk ki a egyensúlyi koncentráció Cl2. Mi a kezdeti koncentráció SOCI2 kell venni, hogy növeljék a klórt kimenet 3-szor?
Írunk a kifejezés az egyensúlyi állandó:
Mi helyettesíti az értékeket a kifejezést az egyensúlyi állandó
= 0,02 x · x / (1,3 - x)
Konvertálja egy expressziós a másodfokú egyenlet
0,02h x 2 + - 0,026 = 0
Megoldása az egyenletnek, azt látjuk,
Növelésével a hozam klór 3-szoros kapjunk
A kiindulási koncentráció [SOSl2] iskh2 2Ci az ez érték egyenlő:
Így, hogy növelje a hozamot a klór és 3-szor a kezdeti koncentráció legyen egyenlő SOCI2 [SOSl2] iskh2 = 10.575 mol / l
Feladat 12. A mérleg rendszer H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) jött létre az alábbi koncentrációban a reagensek: HI - 0,05 mol / l, hidrogén és jód - 0,01 mol / l. Hogyan változtassuk a hidrogén koncentráció és a jód koncentrációja emelkedett HI 0,08 mol / L?
Keresse az érték az egyensúlyi állandója e reakció:
K 2 = 0,05 ̸ 0,01 = 0,01 · 25
HI A növekvő koncentráció 0,08 mól / liter, az egyensúlyi felé történő elmozdulás a kialakulását a kiindulási anyagok.
Ez látható a reakció egyenletek képződött 2 mól HI, H2 és 1 mol 1 mol I2.
Jelöljük az új egyensúlyi koncentrációkat át ismeretlen x.
[Hi] ravn2 = 0,08-2
Találunk x a kifejezést az egyensúlyi állandó:
K = (0,08-2) 2 ̸ [(0,01 + x) * (0,01 + x)] = 25
Megoldása egyenletek találunk:
Feladat 13. A reakció: FeO (a) + CO (g) ↔Fe (a) + CO2 (g), az egyensúlyi állandó 1000 ° C-on egyenlő 0,5. Kezdeti koncentrációk CO és CO2 0,05 és 0,01 mól / liter volt rendre egyenlő. Keresse az egyensúlyi koncentrációt.
Írunk a kifejezés az egyensúlyi állandó:
Hagyja az egyensúlyi koncentrációk:
[CO] eq = (0,05 - x) mol / l-
Mi helyettesíti az értékeket a kifejezést az egyensúlyi állandó:
Megoldása az egyenletnek, azt látjuk, x:
[CO] eq = 0,05-0,01 = 0,04 mol / l