Реакция между веществами А и В описывается уравнением

А_(г) + 2В_(г) = 2С_(г).

Константа скорости этой реакции равна 0,1. Начальные концентрации реагирующих веществ с_о(А) = 0,4 моль/л, с_о(В) = 0,8 моль/л. Вычислить начальную скорость реакции и определить во сколько раз она изменится, если концентрация вещества А уменьшится на 0,1 моль/л.

Дано: Уравнение реакции, К = 0,1 с = 0,4 моль/л с = 0,8 моль/л с уменьшается на 0,1 моль/л	Решение   В простейших одностадийных реакциях скорость пропорциональна концентрациям реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.   = K·с · = = 0,1∙0,4·0,82 = = 0,0256 моль/(л∙с).
Vнач – ? = ?

Исходные вещества реагируют между собой согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

1моль А – 2 моль В

0,1 моль А – х моль В

х = моль.

Следовательно, уменьшение концентрации вещества А на 0,1 моль/л сопровождается уменьшением концентрации вещества В на 0,2 моль/л, тогда:

V_кон = К·с_А· .

= 0,1(0,4 – 0,1)(0,8 – 0,2)² = 0,0108 моль/(л·с).

В связи с уменьшением концентрации реагирующих веществ в ходе реакции скорость реакции уменьшается:

= 2,37,

т.е. скорость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

Ответ: = 0,0256 моль/(л∙с).

При уменьшении концентрации вещества А на 0,1 моль/л, скорость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

2. Энергия активации некоторой реакции равна 60 кДж/моль. Во сколько раз изменится скорость реакции: а) при повышении температуры от 320 до 360 К? б) если она протекает при 298 К в присутствии катализатора (Е_{ак (кат)}= 48 кДж/моль)?

Дано: Еак = 60 кДж/моль а) Т1 = 320 К, Т2 = 360 К б) Т = 298 К, = 48кДж/моль	Решение а) Из уравнения Аррениуса получаем = ; = 1,09, где 103 – коэффициент пересчета килоджоулей в джоули, тогда =101,09 = 12,3 раза.
а) – ? б) – ?

б) Зависимость скорости реакции от наличия катализатора выражается уравнением

= 2,103,

откуда = 10^1,03= 127.

Ответ:

а) при повышении температуры от 320 до 360 К скорость реакции возрастает в 12,3 раза;

б) в присутствии катализатора скорость реакции возрастает в 127 раз.

3. Используя справочные данные по Δ_fHº(298 K) и Sº(298 K) веществ, определить температуру, при которой константа равновесия реакции CO_2(г) + C_(к) <=> 2CO_(г) равна единице. Записать выражение для константы равновесия данной реакции.

Дано: Уравнение реакции, Кр = 1	Решение CO2(г) + C(к) <=> 2CO(г), .
Т – ?

Твердые вещества в выражение К_р не включаются.

Значения Δ_fHº(298 K) и Sº (298 K) веществ берем из таблицы.

	CO2(г) +	C(к) =	2CO(г)
ΔfHº(298K), кДж/моль	–393,5		2∙(–110,5)
Sº(298K), Дж/(моль·К)	213,7	5,7	2∙(197,5)

Δ_rHº(298 K) – TΔ_rSº (298 K) = –2,303RTlgK_p.

По условию К_р = 1, следовательно, lgK_p = 0, тогда

Δ_rH°(298 K) – TΔ_rS°(298 K) = 0,

T = ,

где 10³ – коэффициент пересчета килоджоулей в джоули.

Δ_rHº(298 K) = 2Δ_fHº(298 K, CO_(г)) – [Δ_fHº(298 K, CO_2(г)) +

+ Δ_fHº(298 K, C_к)]

Δ_rHº(298 K) = 2(–110,5) – [(–393,5) + 0] = 172,5 кДж.

Δ_rSº(298 K) = 2 Sº(298 K, CO_(г)) – [Sº(298 K, CO_2(г)) + Sº(298 K, C_(k))] =

= 2·197,5 – (213,7 + 5,74) = 175,56 Дж/К.

Т = = 982,6 K.

Ответ: К_р = 1 при 982,6 К.

УРОВЕНЬ С

1. Определить значения Δ_rН°(298 К) и Δ_rS°(298 К) процесса испарения бромида бора, если при температурах (-10 ºС) и (+91 ºС) давления насыщенных паров соответственно равны 10 и 760 мм рт.ст.

Дано: = 10 мм рт.ст. при t = –10 °С = 760 мм рт.ст. при t = 91 °С	Решение   Для процесса испарения бромида бора   BBr3(ж) <=> BBr3(г).   Константа равновесия Кр равна относительному давлению пара (атм.), – безразмерная величина:
ΔrН°(298 К) – ? ΔrS°(298 К) – ?

К_р = .

Константа равновесия связана с термодинамическими характеристиками следующим соотношением:

–19,15·T·lgK_р = Δ_rНº(298 К) – T Δ_rSº(298 К).

Зная константы равновесия при двух абсолютных температурах, составляем систему уравнений:

–19,15·263·lg = Δ_rНº(298 К) – 263Δ_rSº(298 К).

–19,15·364·lg = Δ_rНº(298 К) – 364Δ_rSº(298 К).

Вычисляем левые части обоих уравнений:

9467,68 = Δ_rНº(298 К) – 263 Δ_rSº(298 К).

0 = Δ_rНº(298 К) – 364Δ_rSº(298 К).

Из 2-го уравнения выражаем Δ_rНº(298 К) = 364Δ_rSº(298 К) и подставляем в 1-ое уравнение

9467,68 = 364Δ_rSº(298 К) – 263 Δ_rSº(298 К).

Откуда Δ_rSº(298 К) = 93,74 Дж/К.

Полученное значение Δ_rSº(298К) подставляем в уравнение

0 = Δ_rНº(298 К) – 364(93,74).

Откуда Δ_rНº(298 К) = 34,12 кДж.

Ответ: Δ_rНº(298 К) = 34,12 кДж.

Δ_rSº(298 К) = 93,74 Дж/К.

2. На основании принципа Ле Шателье определить, в каком направлении сместится равновесие в следующей системе:

2SO_2(г) + O_2(г) <=> 2SO_3(г), Δ_rHº(298 K) = -284,2 кДж,

при: а) понижении температуры; б) повышении концентрации SO₃; в) повышении давления.