Скорость химических реакций. Катализ и химическое равновесие

Вывод: Нагревание сдвинуло химическое равновесие в сторону обратной реакции.

Основные выводы:

В результате проделанных опытов мы убедились в том, что на скорость химических реакций оказывают влияние множество факторов, таких как температура, давление, концентрация реагирующих веществ, наличие катализатора, площадь поверхности и т.д. Кроме того, вышеперечисленные факторы способны влиять на смещение химического равновесия в сторону прямой или обратной реакции.

Контрольные вопросы

1. Составить уравнения скоростей реакций:

2N2O3 + O2 ↔ 2N2O4;

vпр =k1a2b; vобр =k2c2.

2Me + O2 → 2MeO;

v =k·a2b.

2. Как изменится скорость реакции CO +H2O → CO2 + H2, протекающей в закрытом сосуде при T=313˚С, если давление увеличить в четыре раза.

Решение:

увеличение давления в 4 раза равносильно увеличению молярных концентраций веществ в 4 раза.

v1 = k·(4a)(4b)=16v.

Скорость реакции возрастёт в 16 раз.

3. Реакция окисления NO выражается следующим уравнением:

2NO + O2 → 2NO2.

Начальная концентрация NO равна 0,3 моль/л, а кислорода – 0,15 моль/л. Как изменится скорость реакции, если увеличить концентрацию NO до 1,2 моль/л, а кислорода – до 0,6 моль/л.

Решение:

Скорость реакции до изменения параметров:

v1 = k (0,3)2(0,15) = 0,0135.

Скорость реакции после изменения параметров:

v2 = k(1,2)2(0,6) = 0,864.

v2/v1 = 64.

Скорость реакции возрастёт в 64 раза.

4. При нагревании водорода и йода в закрытом сосуде до 444˚С обратимо протекает реакция по уравнению H2 + I2 ↔ 2 HI.

Равновесная смесь при этой температуре содержит 5,64 моль HI, 0,12 моль I2 и 5,28 моль H2. Вычислим константу равновесия реакции и исходные концентрации водорода и йода.

Решение:

Так как реакция проходит в закрытом сосуде, можно записать:

с1:c2:c3 = N1:N2:N3.

По закону сохранения массы:

0,12 моль·2 г/моль + 5,28 моль·254 г/моль +5,64 моль·2·128 г/моль = X·2 г/моль +Y·254 г/моль.

0,12/X=5,28/Y,

где X – количество водорода, Y – количество йода.

Решив систему уравнений, получим:

X=0,25 моль, Y=10,96 моль.

Концентрации соответственно равны 0,25 моль/л и 10,96 моль/л.

5. Константа равновесия реакции

CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O

при некоторой температуре равна 4. Определить состав смеси при равновесии, если в реакцию введены 1 моль кислоты и 2 моль спирта.

На основании закона сохранения массы:

60 г/моль·1 моль+ 34 г/моль·2 моль = 60 г/моль·A моль + 34 г/моль·2·B моль + 88 г/моль·C моль+18 г/моль·D моль, где А, В, С, D – количества веществ после реакции.

На основании данных задачи:

4 = AB/CD; B =2A;

88/C = 18/D.

Решив систему уравнений, получим:

A = 0,6 моль; B = 1,2 моль; C = 1,34 моль; D = 0,274 моль.

Ответ: 0,6 моль CH3COOH, 1,2 моль C2H5OH, 1,34 моль CH3COOC2H5, 0,274 моль H2O.

6. Константа равновесия Kp реакции синтеза аммиака

N2 + 3H2 ↔ 2NH3

при 350˚С равна 2,32·1013. Вычислить Kc при этой температуре.

Решение:

T = 623 K;

Kc = Kp/(RT)6 = 2,32·1013/(8,314·623)6 = 1,2·10-9.

Ответ: Kc = 1,2·10-9.

7. При 550˚С и 1,01325·105 Па степень диссоциации фосгена на оксид углерода и хлор равна 77%. Реакция протекает по уравнению

COCl2 ↔ CO +Cl2.

Определить Kp и Kc, если исходная концентрация фосгена 1 кмоль/м3.

Решение:

T = 823 K.

После реакции концентрация фосгена стала равной 0,23 кмоль/м3, а концентрации углекислого газа и хлора стали равными 0,77 кмоль/м3.

Следовательно, Kp = (0,23 + 0,77 + 0,77)· 1,01325·105 = 1,79·105;

Kc = Kp/(8,314·823)3 = 5,59·10-7.

Ответ: Kc = 5,59·10-7; Kp = 1,79·105.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru