Примеры решения задач. Пример 1. Написать выражения закона действия масс для следующих реакций:

Пример 1. Написать выражения закона действия масс для следующих реакций:

а) 2NO_(газ) + Сl_{2 (газ)} = 2NOCl_(газ) ;

б) CaCO_{3 (тверд.)} = CaO _{(тверд.)} + CO_{2 (газ)} .

Решение.

а) Оба исходных реагента – газы, поэтому их концентрации войдут в выражение для скорости реакции в соответствии с формулировкой закона действия масс:

υ = k ·[NO]²·[Cl₂].

б) Карбонат кальция – твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции, поэтому его концентрация в выражение закона действия масс не входит, а других исходных реагентов в данной реакции нет. Следовательно, выражение для скорости будет иметь вид:

υ = k,

и в данном случае скорость реакции (при постоянной температуре) будет постоянной величиной.

Пример 2. Как изменится скорость реакции 2СO + О₂ = 2СО₂, протекающей в закрытом сосуде, если увеличить давление в 2 раза?

Решение. Скорость указанной химической реакции определяется выражением:

υ _нач = k ·[СО]²·[О₂].

Увеличение давления приводит к увеличению концентрации обоих реагентов в 2 раза. С учетом этого перепишем выражение закона действующих масс:

υ ₁ = k ·[2СО]²·[2О₂] = k ·2²[СО]²·2[О₂] = 8 k ·[СО]²·[О₂] = 8 υ _нач .

Ответ: Скорость реакции увеличится в 8 раз.

Пример 3. Вычислить, во сколько раз увеличится скорость реакции, если повысить температуру системы от 20 °С до 100 °С,
приняв значение температурного коэффициента скорости реакции равным 3.

Решение. Отношение скоростей реакции при двух разных температу­рах связано с температурным коэффициентом и изменением температуры формулой:

.

Вычисление:

.

Ответ: Скорость реакции увеличится в 6561 раз.

Пример 4.. При изучении гомогенной реакции А + 2В = 3D установле­но, что в течение 8 минут протекания реакции количество вещества А в реак­торе уменьшилось с 5,6 моль, до 4,4 моль. Объем реакционной массы состав­лял 56 л. Вычислить среднюю скорость химической реакции за исследован­ный промежуток времени
по веществам А, В и D.

Решение. Используем формулу в соответствии с определением понятия «средняя скорость химической реакции» и подставляем численные значения, получая среднюю скорость по реагенту А:

.

Из уравнения реакции следует, что по сравнению со скоростью убыли вещества А скорость убыли вещества В вдвое больше, а скорость увеличения количества продукта D — втрое больше.
Следовательно:

υ _(А) = ½ υ _(В) =⅓ υ _(D)

и тогда υ _(В) = 2 υ _(А) = 2·2,68·10^–3 = 6, 36·10^–3 моль·л^–1·мин^–1;

υ _(D) = 3 υ _(А) = 3·2,68·10^–3 = 8, 04·10^–3 моль·л^–1·мин^–1.

Ответ: υ _(А) =2,68·10^–3 моль·л^–1·мин^–1;
υ _(В) = 6, 36·10^–3 моль·л^–1·мин^–1; υ _(D) = 8, 04·10^–3 моль·л^–1·мин^–1.