Химическая кинетика

(задачи №№ 176 – 200).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 170 -186с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 14 - 16с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

Для усвоения материала данной темы необходимо изучить следующие вопросы. Основные понятия химической кинетики. Гомогенные и гетерогенные системы, гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость гомогенной и гетерогенной реакции.

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции. Закон действия масс. Константа скорости химической реакции. Молекулярность реакции. Порядок реакции.

Влияние температуры на скорость химической реакции. Эмпирическое правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации химического процесса.

Влияние катализаторов на скорость химической реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм действия катализаторов.

Пример 8.1. Как изменится скорость реакции получения аммиака при уменьшении давления в системе в 2 раза?

Решение:

1. Запишем выражение для скорости данной реакции

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

V = k [N₂]×[H₂]³

2. При уменьшении давления в системе в 2 раза концентрация реагирующих веществ также уменьшается в 2 раза. Выражение для скорости прямой реакции в этом случае будет

V^/ = k [ N₂]×[ H₂]³ = k [N₂]×[H₂]³

Ответ: скорость реакции уменьшится в 16 раз.

Пример 8.2. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 160 до 190⁰, если температурный коэффициент скорости реакции равен g =2?

Решение:

Для решения задачи воспользуемся формулой Вант-Гоффа:

Тогда в нашем случае

Ответ: скорость реакции увеличится в 8 раз.

Варианты заданий

176. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30⁰ скорость реакции возрастет в 15,6 раза?

177. Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе

N₂ + 3H₂ = 2NH₃, чтобы скорость реакции возросла в 100 раз?

178. Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО₂ + С, чтобы скорость прямой реакции увеличилась в 4 раза?

179. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO по реакции 2NO + O₂ = 2NO₂ возросла в 1000 раз?

180. Написать уравнение скорости реакции горения угля (С) в кислороде и определить, во сколько раз увеличится скорость реакции:

а) при увеличении концентрации кислорода в 3 раза;

б) при замене кислорода воздухом.

181. На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей в ней реакции возросла в 30 раз, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2,5?

182. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2SO₂ + O₂ = 2SO₃, если объем газовой смеси увеличится в 4 раза?

183. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры на 40⁰?

184. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

а) S_(кр) + O₂ = SO₂ б) 2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

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

185. Вычислить, во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, N₂ + 3H₂ = 2NH₃, если

а) давление системы уменьшить в 2 раза;

б) увеличить концентрацию водорода в 3 раза?

186. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 30⁰, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

187. Во сколько раз изменится скорость прямой реакции

СО + Сl₂ = СОСl₂, если

концентрацию СО увеличить от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию Cl₂ уменьшить от 0,06 до 0,02 моль/л?

189. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 140 до 170⁰?

190. Реакция протекает по уравнению СО_(г) + S_(тв)= СОS_(тв). Как изменится скорость прямой реакции, если

а) уменьшить концентрацию СО в 5 раз;

б) уменьшить объем системы в 3 раза?

191. Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 150 до 180⁰? Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

192. Реакция протекает по уравнению: NH₃ + CO₂ +H₂O = NH₄HCO₃. Как изменится скорость прямой реакции, если

а) увеличить объем системы в 3 раза;

б) уменьшить концентрацию аммиака и паров воды в 2 раза?

193. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при понижении температуры на 40⁰, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3?

194. Как изменится скорость прямой реакции

2СН₄ + О₂ + 2Н₂О_(г) = 2СО₂ + 6Н₂, если

а) уменьшить концентрацию метана и кислорода в 3 раза;

б) уменьшить объем системы в 2 раза?

195. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Как изменится скорость реакции при повышении температуры на 30⁰.

196. Реакция идет по уравнению 2СН₄ + О₂ = 4Н₂ + 2СО.

Как изменится скорость обратной реакции, если

а) уменьшить объем системы в 4 раза;

б) увеличить концентрацию водорода в 2 раза?

197. Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70⁰С, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2?

198. Реакция идет по уравнению: Cl₂O_(г) + Н₂О_(г) = 2НСlО_(ж).

Концентрация исходных веществ составляет [Cl₂O] = 0,35 моль/л и

[H₂O] =1,3 моль/л. Как изменится скорость прямой реакции, если изменить концентрации веществ до 0,4 моль/л и 0,9 моль/л соответственно?

199. Вычислить, во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 130 до 90⁰С. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

200. Как изменится скорость обратной реакции, протекающей в газовой фазе по уравнению: 2N₂O₅ = 4NO₂ + O₂, если

а) уменьшить концентрацию NO₂ в 2 раза;

б) уменьшить давление в системе в 3 раза?