Химия. Абакумова Н.А. - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

б) 3Н
2
(г) + N
2
(г) = 2NH
3
(г);
в) N
2
O
4
(г) = 2NO
2
(г).
179. Определить возможность протекания реакции
Р
2
О
5
(к) + Н
2
О(ж) → РН
3
(г) + О
2
(г)
при стандартных условиях.
180. Рассчитать, по какому уравнению реакции при стандартной температуре возможно разложение пероксида водоро-
да: а) Н
2
О
2
(ж) = Н
2
+ О
2
(г); б) Н
2
О
2
(ж) = Н
2
О(ж) + 0,5О
2
(г). Привести расчеты.
1.7. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
Кинетика – учение о скорости химических реакций. Критерием принципиальной осуществимости реакций является
неравенство ∆G
Р, T
< 0. Но это неравенство не является еще полной гарантией фактического течения процесса в данных
условиях, не является достаточным для оценки кинетических возможностей реакции. Так, ∆
G
o
298
(Н
2
О(г)) = – 228,59
кДж
/ моль, а ∆G
o
298
(AlJ
3
(к)) = – 313,8 кДж / моль, то при Т = 298 K и Р = 101 325 Па возможны реакции, идущие по уравне-
ниям
Н
2
(г) + 1/2 O
2
(г) = Н
2
О(г); 2Аl(к) + 3I
2
(к) = 2AlJ
3
(к).
Однако, эти реакции при стандартных условиях идут только в присутствии катализатора (платины для первой и во-
ды для второй). Катализатор изменяет величину энергетического барьера, снижает энергию активации. Скорость химиче-
ских реакций зависит от многих факторов, основные из которых – концентрация (давление) реагентов, температура и
действие катализатора. Эти же факторы определяют и достижение равновесия в реагирующей системе.
П р и м е р 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе 2SO
2
(г) + O
2
(г) ⇔ 2SO
3
(г),
если объем газовой смеси уменьшить в три раза? В какую сторону сместится равновесие системы?
Р е ш е н и е. Обозначим концентрации реагирующих веществ: [SO
3
] = а, [O
2
] = b, [SO
3
] = с. Согласно закону дейст-
вия масс скорости v прямой и обратной реакции до изменения объема: v
пр
= ka
2
b; v
обр
= k
1
с
2
.
После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увели-
чится в три раза: [SO
2
] = = 3а, [O
2
] = 3b, [SO
3
] = 3с. При новых концентрациях скорости v прямой и обратной реакции:
v′
пр
= k (3а)
2
· (3b) = 27kа
2
b; v′
обр
= k
1
(3с)
2
= 9k
1
c
2
.
Отсюда
v
′
пр
/ v
пр
= 27kа
2
b / kа
2
b = 27; v′
обр
/ v
обр
= 9k
1
c
2
/ k
1
c
2
= 9.
Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обратной только в 9 раз. Равновесие системы сме-
стилось в сторону образования SO
3
.
П р и м е р 2. Вычислить, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повыше-
нии температуры от 30 до 70 °С, если температурный коэффициент скорости реакции γ равен 2?
Р е ш е н и е. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом
Вант-Гоффа по формуле
10/)(
12
12
vv
TT
TT
−
γ= ;
=⋅=γ=
− 410/)3070(
2vvv
112
TTT
16 .v
1
T
Следовательно, скорость реакции
2
v
T
при температуре 70 °С больше скорости реакции
1
v
T
при температуре 30
o
С в
16 раз.
П р и м е р 3. Константа равновесия гомогенной системы
СО(г) + Н
2
O(г) ⇔ СO
2
(г) + Н
2
(г)
при 850 °С равна 1. Вычислить концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: [СO]
исх
= 3
моль
/ л, [Н
2
O]
исх
= 2 моль / л.
Р е ш е н и е. При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей
постоянно и называется константой равновесия данной системы:
v
пр
= k
1
[CO] [H
2
O]; v
обр
= k
2
[СO
2
] [Н
2
];
K
равн
= k
1
/ k
2
= [СO
2
] [Н
2
] / [СО] [Н
2
O].
В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение K
равн
входят только равновесные концентра-
ции всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрации [СO
2
]
P
= Х моль / л. Согласно уравне-
нию системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также Х моль
/ л. По столько же молей (X моль / л)
СО и Н
2
O расходуется для образования по Х молей СО
2
и Н
2
. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех
веществ: [СO
2
]
P
= [Н
2
]
P
= Х моль / л; [СО] = (3 – Х) моль / л; [Н
2
O]
P
= (2 – Х) моль / л. Зная константу равновесия, находим
значение X, а затем исходные концентрации всех веществ:

Страницы