Пример выполнения задания. Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции А(т)+2В(г) Û АВ2(г) при увеличении давления в 2 раза?

Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции А_(т)+2В_(г) Û АВ_2(г) при увеличении давления в 2 раза?

Дано	Решение
P = 2P0	Основным законом химической кинетики является открытый в 1864–1867 гг. Гульдбергом и Вааге (Норвегия) закон действия масс, согласно которому скорость элементарной реакции пропорциональна произведению концентрацийреагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам.

Такая зависимость скорости реакции от концентрации обусловлена тем, что вероятность столкновения молекул и, следовательно, их взаимодействия, пропорциональна произведению концентраций реагентов.

Рассмотрим в общем виде одностадийную обратимую реакцию, протекающую в гомогенной среде

А_(т)+2В_(г) Û АВ_2(г)

Предположим, что в закрытом сосуде приведены в соприкосновение вещества А и В. Скорость взаимодействия этих веществ согласно закону действия масс выразится соотношением:

= [В]²

где – коэффициент пропорциональности – константа скорости прямой реакции,

[В] – равновесная молярная концентрация В.

[А] – равновесная молярная концентрация А не учитывается, т. к. по условию задачи А – твердое вещество.

Если реакция протекает в гетерогенной системе, то скорость ее не зависит от концентрации твердого вещества, т. к. концентрация его постоянна, поэтому твердое вещество не входит в уравнение закона действующих масс.

В общем виде концентрацию обозначают буквой С. – концентрация любого реагента (так как все они связаны стехиометрическими коэффициентами). Для идеального газа (условно при обычных условиях все газы приравнивают к идеальным) применимо уравнение Клапейрона-Менделеева:

РV = nRT,

где Р – давление;

V – объем;

n – количество моль газа;

R – газовая постоянная;

T – температура.

Поэтому можно записать: .

= [В]²

До увеличения давления скорость реакции:

После увеличения давления в 2 раза скорость реакции:

Ответ: в замкнутой системе при постоянной температуре при увеличении давления в 2 раза скорости прямой реакции увеличится в 4 раз.

Пример 2. Окисление серы и его диоксида протекают по уравнениям: а) S _(к) + O_{2 (г)}= SO_{2 (г)}; б) 2SO_{2 (г)} + O_{2 (г)}= 2SO_3(г).

Как изменяется скорость этих реакций, если объем каждой из систем уменьшить в 4 раза?

Дано	Решение
V = V0	а) S (к) + O2 (г)= SO2 (г) согласно закону действия масс, w = k´[О2]. В общем виде концентрация выражается формулой: ,

где n – количество моль газа или жидкости;

V – объем.

До сжатия реакционной системы скорость этой реакции:

.

После сжатия, то есть при уменьшении объема в 4 раза скорость этой реакции:

.

Ответ: при уменьшении объема в 4 раза концентрация кислорода увеличивается в 4 раза.

б) 2SO_{2 (г)} + O_{2 (г)}= 2SO_3(г)

До сжатия реакционной системы скорость этой реакции:

.

После сжатия, то есть при уменьшении объема в 4 раза скорость этой реакции:

.

Ответ: при уменьшении объема в 4 раза концентрация кислорода увеличивается в 64 раза.

Пример 3. Вычислить во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120^о до 80 ^оС. Температурный коэффициент скорости реакции равен трем.

Дано	Решение
t1 = 120 оС	Математическое выражение правила Вант – Гоффа: , где w2 и w1 – скорость реакции при температуре t2 и t1 соответственно; ∆t = t2 – t1.
t2 = 80 оС
g = 3

Ответ: при понижении температуры от 120^о до 80 ^оС, скорость реакции уменьшится в 81 раз.