Сборник задач и упражнений по химии. Лебедева М.И - 47 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

υ′ = k (3[NO])
2
(3[О
2
]) = 27k [NO]
2
[О
2
].
Сравнивая выражения для υ и υ′, находим, что скорость реакции воз-
растает в 27 раз.
Зависимость скорости реакции (или константы скорости реак-
ции) от температуры
может быть выражена уравнением:
υ
t + 10
/ υ
t
= k
t + 10
/ k
t
= γ
∆t/10
,
(4.2.4),
где υ
t
и k
t
– скорость и константа скорости реакции при температуре t °C;
υ
t + 10
и k
t + 10
– те же величины при температуре (t + 10) °C; γ – температур-
ный коэффициент скорости реакции, значение которого для большинства
реакций равно 2 – 4 (правило Вант-Гоффа). В общем случае, если темпера-
тура изменилась на t град., последнее уравнение преобразуется к виду:
υ
t + ∆t
/ υ
t
= k
t + ∆t
/ k
t
= γ
∆t/10
или
10
12
12
γ
tt
tt
−
υ=υ . (4.2.5)
П р и м е р 55 Температурный коэффициент скорости реакции равен
2,8. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температу-
ры от 20 до 75
°С?
Решение Поскольку ∆t = 55 °С, то обозначив скорость реакции при 20
и 75
°С соответственно через υ и υ′, можем записать:
υ/υ′ = 2,8
55/10
= 2,8
5,5
;
lgυ′`/υ = 5,5 ⋅ lg 2,8 = 5,5 ⋅ 0,447 = 2,4584.
Откуда: υ′/υ = 287. Скорость реакции увеличится в 287 раз.
П р и м е р 56 Растворение образца цинка в соляной кислоте при 20
°С заканчивается через 27 минут, а при 40 °С такой же образец металла
растворяется за 3 минуты. За какое время данный образец цинка растворит-
ся при 55 °С?
Решение Растворение цинка в соляной кислоте описывается уравне-
нием:
Zn + 2HCl = ZnCl
2
+ H
2
↑.
Поскольку во всех трех случаях растворяется одинаковое количество
образца, то можно считать, что средняя скорость реакции обратно пропор-
циональна времени реакции. Следовательно, при нагревании от 20 °С до 40
°С скорость реакции увеличивается в 27/3 = 9 раз. Это означает, что коэф-
фициент в уравнении Вант-Гоффа
()
/10
2
1
12
γ
tt −
=
υ
υ
,
который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции υ 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.
П р и м е р 57 Энергия активации некоторой реакции в отсутствие
катализатора равна 32,3
⋅10
3
Дж/моль, а в присутствии катализатора она
равна 20,9
⋅10
3
Дж/моль. Во сколько раз возрастет скорость этой реакции в
присутствии катализатора при 25 °С.
Решение Энергию активации реакции без катализатора обозначим Е
а
,
а в присутствии катализатора
а
Е
′
. Соответственно константы скорости этой
реакции равны
k и k′; отношение k/k′ показывает, во сколько раз скорость
реакции в присутствии катализатора больше скорости этой же реакции без
катализатора. Используя уравнение Аррениуса, запишем

Страницы