Учебное пособие по общей и неорганической химии для самостоятельной работы студентов. Часть 1. Общая химия. Амиров Р.Р - 59 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КФУ | Казань

Составители: 

Рубрика: 

59
где
1
T
V
и
2
T
V
– скорости химической реакции при температурах
T
1
и T
2
. Множитель
21
( )/10TT
γ
−
показывает увеличение скорости
реакции при повышении температуры. В данном примере
температура повысилась на 40 градусов (T
2
- T
1
). Следователь-
но, скорость реакции возросла в 3
4
= 81 раз.
5.2.7. При 353 К реакция заканчивается за 20 с. Сколько времени
длится реакция при 293 К, если температурный коэффициент
этой реакции равен 2,5.
Решение. Между скоростью протекания реакции и ее продол-
жительностью существует обратно пропорциональная зависи-
мость
21
/
TT
VV
= τ
1
/ τ
2
, где τ
1
и τ
2
- время протекания реакции при
температурах T
1
и T
2
. Правило Вант-Гоффа в данном случае
можно записать в виде
τ
1
/τ
2
=
21
( )/10TT
γ
−
,
откуда τ
1
= τ
2
21
( )/10TT
γ
−
, или τ
1
= 20·2,5
6
. τ
1
= 4879 с = 1 час 21
мин 19 с.
5.2.8. Найдите температурный коэффициент скорости реакции раз-
ложения муравьиной кислоты на углекислый газ и водород в
присутствии золотого катализатора, если константа скорости
этой реакции при 413К равна 5,5·10
-4
с
-1
, а при 458 К – 9,2·10
-3
с
-1
.
Решение. Температурный коэффициент реакции определяют,
пользуясь правилом Вант-Гоффа:
21
/
TT
kk
=
21
( )/10TT
γ
−
, lg(
21
/
TT
kk
) = {(458-413)/10}lgγ,
lg(9,2·10
-3
/5,5·10
-4
) = 4,5lgγ, lgγ = 0,2717, γ = 1,865.
5.2.9. Рассчитайте энергию активации химической реакции, если
константы скорости реакции при 273 и 280 К равны 4,04·10
-5
и
7,72·10
-5
с
-1
.
Решение. Зависимость константы скорости химической реак-
ции от температуры описывает уравнение Аррениуса. Для
двух значений температур и соответствующих им значений
констант скоростей уравнение Аррениуса примет вид
ln(
) = (E/R)·(1/T
1
-1/T
2
), или
2.303·lg(
) = (E/R)·(1/T
1
-1/T
2
),
где
2
T
k
и
1
T
k
– константы скорости химической реакции при
температурах T
2
и T
1
соответственно. По условию T
1
= 273 К,
1
T
k
= 4,04·10
-5
с
-1
, T
2
= 280 К,
2
T
k
= 7,72·10
-5
с
-1
. R = 8,314
Дж/(моль·К). В результате E = 58740 Дж/моль = 58,74
кДж/моль. 
         где VT и VT – скорости химической реакции при температурах
               1               2


         T1 и T2. Множитель γ (T −T ) /10 показывает увеличение скорости
                                                               2       1



         реакции при повышении температуры. В данном примере
         температура повысилась на 40 градусов (T2 - T1). Следователь-
         но, скорость реакции возросла в 34 = 81 раз.
5.2.7.   При 353 К реакция заканчивается за 20 с. Сколько времени
         длится реакция при 293 К, если температурный коэффициент
         этой реакции равен 2,5.
         Решение. Между скоростью протекания реакции и ее продол-
         жительностью существует обратно пропорциональная зависи-
         мость VT / VT = τ1/ τ2, где τ1 и τ2 - время протекания реакции при
                       2           1


         температурах T1 и T2. Правило Вант-Гоффа в данном случае
         можно записать в виде
                                       τ1/τ2 = γ (T −T ) /10 ,             2   1



         откуда τ1 = τ2 γ (T −T ) /10 , или τ1 = 20·2,56. τ1 = 4879 с = 1 час 21
                                               2   1



         мин 19 с.
5.2.8.   Найдите температурный коэффициент скорости реакции раз-
         ложения муравьиной кислоты на углекислый газ и водород в
         присутствии золотого катализатора, если константа скорости
         этой реакции при 413К равна 5,5·10-4 с-1, а при 458 К – 9,2·10-3
         с-1.
         Решение. Температурный коэффициент реакции определяют,
         пользуясь правилом Вант-Гоффа:
              kT / kT = γ (T −T ) /10 , lg( kT / kT ) = {(458-413)/10}lgγ,
               2           1
                                           2   1
                                                                   2       1


           lg(9,2·10-3/5,5·10-4) = 4,5lgγ, lgγ = 0,2717, γ = 1,865.
5.2.9.   Рассчитайте энергию активации химической реакции, если
         константы скорости реакции при 273 и 280 К равны 4,04·10-5 и
         7,72·10-5с-1.
         Решение. Зависимость константы скорости химической реак-
         ции от температуры описывает уравнение Аррениуса. Для
         двух значений температур и соответствующих им значений
         констант скоростей уравнение Аррениуса примет вид
                           ln( kT / kT ) = (E/R)·(1/T1-1/T2), или
                                                   2   1


                          2.303·lg( kT / kT ) = (E/R)·(1/T1-1/T2),
                                                           2           1


         где kT и kT – константы скорости химической реакции при
                   2                   1


         температурах T2 и T1 соответственно. По условию T1 = 273 К,
         kT = 4,04·10 с , T2 = 280 К, kT = 7,72·10 с . R = 8,314
                        -5    -1                                     -5 -1
          1                                                                        2


         Дж/(моль·К). В результате E = 58740 Дж/моль = 58,74
         кДж/моль.

                                                                                       59

Страницы