Решение. б) Поскольку карбонат кальция - твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции

а) u = k[NO]2[Cl2].

б) Поскольку карбонат кальция - твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции, искомое выражение будет иметь вид: u = k, т.е. в данном случае скорость реакции при определенной температуре постоянна.

П р и м е р 3. Как изменится скорость реакции: 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г);

если уменьшить объем реакционной смеси в 3 раза?

Решение: До изменения объема скорость реакции выражалась уравнением:

u₁ = k[NO]2[O2]

Вследствие уменьшения объема концентрация каждого из реагирующих веществ возрастет в три раза. Следовательно:

u₂ = k(3[NO])2(3[О2]) = 27k[NO]2[О2]

Сравнивая выражения для u₁ и u₂, находим, что скорость реакции возрастает в 27 раз.

Зависимость скорости реакции (или константы скорости реакции) от температуры может быть выражена уравнением:

ut+10/ ut = kt+10/kt = γ^Δt/10

Здесь ut и kt - скорость и константа скорости реакции при температуре t ⁰C; ut+10 и kt+10 - те же величины при температуре (t + 10) ⁰C; γ - температурный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства реакций равно 2 - 4 (правило Вант-Гоффа). В общем случае, если температура изменилась на t ⁰C, последнее уравнение преобразуется к виду:

ut+ Δt/ ut = kt+ Δt/kt = γ^Δt/10

или

ut₂ = ut₁ ^. γ^{t2 – t1 /10} (4)

П р и м е р 4. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,8. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 20 до 75 ⁰C?

Решение: Поскольку Δt = 55 ⁰C, то обозначив скорость реакции при 20 и 75 ⁰C соответственно через u₁ и u₂, можем записать:

u₂ / u₁ = 2,8^55/10 = 2,8^5,5 = 240,95

П р и м е р 5. Растворение образца цинка в соляной кислоте при 20 ⁰C заканчивается через 27 минут, а при 40 °С такой же образец металла растворяется за 3 минуты. За какое время данный образец цинка растворится при 55 °С?

Решение Растворение цинка в соляной кислоте описывается уравнением:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑.

Поскольку во всех трех случаях растворяется одинаковое количество образца, то можно считать что средняя скорость реакции обратно пропорциональна времени реакции. Следовательно при нагревании от 20 °С до 40 °С скорость реакции увеличивается в 27/3 = 9 раз. Это означает, что коэффициент в уравнении Вант-Гоффа

ut₂ = ut₁ ^. γ^{t2 – t1 /10},

который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции u при увеличении температуры на 10 °С, равен 3. Значит при нагревании до 55 °С скорость реакции увеличивается в 3^(55-40)/10 = 5,2, а время реакции составит 3/5,2 = 0,577 мин, или 34,6 с.