Избранные главы курса химии. Павлов А.И. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

34 35
А. И. Павлов. Избранные главы курса химии
скорость гетерогенной реакции FeO
т
+ СО
г
= Fe + CO
2
будет зависеть
только от концентрации газа СО: v = k [CO].
Зависимость скорости химической реакции от температуры оп-
ределяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа, согласно которому
при повышении температуры на 10° C скорость реакции возрастает
примерно в 2–4 раза. Число, показывающее, во сколько раз увеличива-
ется скорость химической реакции при повышении температуры на 10°,
называется температурным коэффициентом g. Если температура про-
текания реакции изменилась на Dt градусов, то изменение скорости
реакции можно рассчитать по уравнению
Δt /10
v
t1
= v
t0
⋅ γ .
Скорость химической реакции возрастает при повышении темпе-
ратуры. Это связано с тем, что химическое взаимодействие с превра-
щением одного вещества в другое протекает не при всяком столкнове-
нии. Реагируют только те молекулы, которые обладают достаточной
энергией, чтобы разорвать или ослабить старые химические связи
в исходных веществах. Отсюда каждая реакция характеризуется опре-
деленным энергетическим барьером; для его преодоления необходима
энергия активации – некоторая избыточная энергия, которой должны
обладать молекулы для того, чтобы их столкновение было эффектив-
ным. С ростом температуры число активных столкновений молекул
возрастает, что приводит к росту скорости реакции.
Скорость химической реакции возрастает в присутствии катали-
затора. При участии катализатора возникают нестойкие промежуточ-
ные соединения (активированные комплексы), снижая энергию акти-
вации реагирующих молекул. По окончании реакции масса и химичес-
кий состав катализатора остаются неизменными.
Пример 1. Как изменится скорость гомогенной реакции 2NO +
+ O
2
= 2NO
2
, если уменьшить объем реакционного сосуда в 3 раза?
Решение. Согласно закону действия масс, скорость реакции до
изменения объема v = k [NO]
2
⋅ [O
2
].
Вследствие уменьшения объема системы концентрация каждого
из реагирующих веществ возрастает в 3 раза. Считаем скорость реакции
при повышенной концентрации: v’ = k (3[NO])
2
⋅ (3[O
2
]). Выносим тройки
за пределы скобок: 3
2
= 9 и 3 просто. Перемножаем эти цифры.
В результате получаем v’ = 27 k [NO]
2
⋅ [O
2
]. Сравнивая выражения v и v’,
находим, что скорость реакции возросла в 27 раз.
Пример 2. Температурный коэффициент скорости реакции равен
2,8. Как изменится скорость реакции при повышении температуры
с 20 до 75 °С?
Решение. Поскольку ∆t = 55 °С, то, обозначив скорость реакции
при 20 и 75 °С соответственно через v и v’, можно записать
v'/v = 2,8
55/10
= 2,8
5,5
= 287.
Задания к теме
Вариант 1
Написать выражение для расчета скорости гомогенной химической
реакции А + 2В = АВ
2
. Рассчитать, как изменится скорость реакции,
если: а) концентрация вещества В уменьшится в 4 раза; б) концентрация
обоих веществ возрастет в 3 раза.
Вариант 2
Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе
N
2
+ 3H
2
= 2NH
3
, чтобы скорость реакции образования аммиака возросла
в 100 раз?
Вариант 3
Реакция между веществами А и В выражается кинетическим
уравнением А + 2В = С. Начальные концентрации веществ составляют:
[A]
0
= 0,03 моль/л, [B]
0
= 0,05 моль/л. Константа скорости реакции равна
0,4. Найти начальную скорость реакции и скорость реакции, когда
концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.
Вариант 4
Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если
при увеличении температуры на 40 °C скорость реакции возрастает
в 16,4 раза?
Тема 6. Скорость химических реакций

Страницы