Скорость химических реакций

И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

УРОВЕНЬ В

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)?

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.

Твердые вещества в выражение К_р не включаются.

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

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

Ответ: К_р = 1 при 982,6 К.

6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

УРОВЕНЬ В

1. Вычислить температуры кипения и замерзания водного раствора, содержащего 0,1 моль сахарозы ( ) в 500 г раствора.

= 0,52 кг·К/моль, = 1,86 кг·К/моль.

Дано: = 0,1 моль mр-ра = 500 г = 0,52 кг·к/моль = 1,86	Решение tкип р-ра = 100 ºС + ∆tкип, tзам р-ра = 0 ºС – ∆tзам , ∆tкип = ·cm ( ), ∆tзам = ·cm ( ), cm( ) – моляльность сахарозы в растворе, моль/кг.
tкип р-ра – ? tзам р-ра – ?

c_m( ) = ,

где – количество растворенной сахарозы,

Моль.

= , г;

c_m( ) моль/кг,

где М = 342 г/моль

∆t_кип = 0,52 ∙ 0,21 = 0,109 ºС;

t_{кип р-ра} = 100 ºС + 0,109 ºС = 100,109 ºС;

∆t_зам = 1,86∙0,21 = 0,391 ºС;

t_{зам р-ра} = 0 ºС – 0,391 ºС = –0,391 ºС.

Ответ: t_{кип р-ра} = 100,109 ºС;

t_{зам р-ра} = – 0,391 ºС.

2. В 100 г воды содержится 2,3 г неэлектролита. Раствор обладает при 25 ºС осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Определить молярную массу неэлектролита. Плотность раствора принять равной 1 г/см³.

Дано: mв = 2,3 г t = 250C = 100 г π = 618,5 кПа ρр-ра = 1 г/см3	Решение π = св ∙ R ∙ T, кПа. R = 8,314 л∙кПа/(моль∙К). св – молярная концентрация вещества, моль/л. Vр-ра = mр-ра/ρр-ра = (mB + m )/ρр-ра , см3. Vр-ра = 102,3 см3 = 0,102 л.
МВ – ?

с_в = , моль/л,

где m_в – масса растворенного неэлектролита, г;

М_в – молярная масса растворенного неэлектролита, г/моль.

π = ∙ R ∙ T, кПа;

М_в = = 90,33 г/моль.

Ответ: молярная масса растворенного вещества равна 90,06 г/моль.

3. Определить давление насыщенного пара воды над 1,0 %-м раствором карбамида (CO(NH₂)₂) при 298 К, если давление насыщенного пара над водой при той же температуре равно 2,34 кПа.

Дано: = 1,0 % Т = 298 К po = 2,34 кПа	Решение р = рo∙ = ,
Р – ?

где р – давление насыщенного пара воды над раствором, кПа,

р_o – давление насыщенного пара воды, кПа;

– молярная доля воды;

– количество воды, моль;

– количество CO(NH₂)₂, моль;

= 60 г/моль, = 18 г/моль.

В 100 г 1 %-го раствора карбамида содержится 1 г карбамида и 99 г воды.

р = = 2,33 кПа.

Ответ: давление насыщенного пара воды над 1 %-м раствором CO(NH₂)₂ составляет 2,33 кПа.