سرعت یک واکنش شیمیایی چگونه تغییر می کند؟ تأثیر ماهیت واکنش دهنده ها بر سرعت یک واکنش شیمیایی

02.09.2020

برای اینکه مواد واکنش نشان دهند، مولکول های آنها باید با هم برخورد کنند. احتمال برخورد دو نفر در یک خیابان شلوغ بسیار بیشتر از یک خیابان متروک است. در مورد مولکول ها هم همینطور است. بدیهی است که احتمال برخورد مولکول ها در شکل سمت چپ بیشتر از سمت راست است. نسبت مستقیمی با تعداد مولکول های واکنش دهنده در واحد حجم دارد، یعنی. غلظت مولی واکنش دهنده ها این را می توان با یک مدل نشان داد.

در اواسط قرن نوزدهم. (1865 - N.N. Beketov، 1867 - K. Guldberg، P. Waage) اصل اساسی سینتیک شیمیایی را فرموله کرد، همچنین به نام قانون توده های کنشگر :

اعداد n، m در بیان قانون عمل جرم نامیده می شوند دستورات واکنش برای مواد مربوطه اینها مقادیر تجربی هستند. مجموع توان n, مترتماس گرفت ترتیب واکنش عمومی .

لطفاً توجه داشته باشید که درجه در غلظت های A و B در حالت کلی برابر ضرایب استوکیومتری نیست در واکنش! آنها از نظر عددی برابر می شوند تنها در صورتی که واکنش دقیقاً همانطور که نوشته شده است ادامه یابد (اینگونه واکنش ها نامیده می شود ساده یا ابتدایی و بسیار نادر). در بیشتر موارد معادله واکنشتنها نتیجه کلی فرآیند شیمیایی را منعکس می کند و نه مکانیسم آن.

ضریب تناسب k نامیده می شود سرعت واکنش ثابت . مقدار ثابت سرعت واکنش برای یک واکنش معین در دمای معین ثابت است.

*قانون عمل جرم شامل غلظت مواد جامد نمی شود، زیرا واکنش با جامدات در سطح آنها رخ می دهد، جایی که "غلظت" ماده ثابت است.

سی تلویزیون +O 2 = CO 2 , v=k[C] متر n =k" n ; k"=k[C] متر

تأثیر فشار بر سرعت یک واکنش شیمیایی.

فشار به شدت بر سرعت واکنش های مربوط به گازها تأثیر می گذارد زیرا به طور مستقیم غلظت آنها را تعیین می کند.

در معادله مندلیف-کلاپیرون:

pV =nRT

زمانبندی دوباره Vبه سمت راست، و RT- به سمت چپ و آن را در نظر بگیرید n/V = c:

p/RT = c

فشار و غلظت مولی گاز نسبت مستقیم دارند. بنابراین در قانون عمل جرم می توانیم p/RT را به جای تمرکز جایگزین کنیم.

تأثیر فشار بر سرعت یک واکنش شیمیایی. (مواد تکمیلی).

واکنش های زنجیره ای در مکانیسم خود مجموعه ای از اعمال ابتدایی تکرار شونده متوالی از همان نوع (یک زنجیره) را شامل می شود.

واکنش را در نظر بگیرید:

اچ 2 +Cl 2 = 2HCl

این شامل مراحل زیر است که برای همه واکنش های زنجیره ای مشترک است:

1) شروع ، یا منشا زنجیره

Cl 2 = 2Cl

تجزیه یک مولکول کلر به اتم ها (رادیکال ها) در طی تابش اشعه ماوراء بنفش یا حرارت دادن اتفاق می افتد. ماهیت مرحله شروع، تشکیل ذرات فعال و فعال است.

2) توسعه زنجیره ای

Cl + H 2 = HCl + HH + Cl 2 = HCl + Cl

در نتیجه هر عمل ابتدایی توسعه زنجیره، یک رادیکال کلر جدید تشکیل می شود و این مرحله بارها و بارها تکرار می شود، از نظر تئوری، تا زمانی که معرف ها به طور کامل مصرف شوند.

3) نوترکیبی ، یا مدار باز

2Cl = Cl 2 2H = H 2 H + Cl = HCl

رادیکال هایی که در نزدیکی هستند می توانند دوباره ترکیب شوند و یک ذره (مولکول) پایدار را تشکیل دهند. آنها انرژی اضافی به "ذره سوم" می دهند - به عنوان مثال، دیواره های یک ظرف یا مولکول های ناخالصی.

در نظر گرفته شده واکنش زنجیره ای است بدون شاخه ، از آنجایی که تعداد رادیکال ها در عمل اولیه توسعه زنجیره افزایش نمی یابد . واکنش زنجیره ای برهمکنش هیدروژن با اکسیژن هست یک منشعب ، زیرا تعداد رادیکال ها در عمل اولیه توسعه زنجیره افزایش می یابد :

H + O 2 = OH + OO + H 2 = OH + HOH + H 2 = اچ 2 O + H

بسیاری از واکنش های احتراق، واکنش های زنجیره ای شاخه ای هستند. افزایش کنترل نشده در تعداد رادیکال های آزاد (هم در نتیجه انشعاب های زنجیره ای و هم برای واکنش های زنجیره ای مستقیم اگر خیلی سریع شروع شوند) می تواند منجر به شتاب شدید واکنش و انفجار شود.

به نظر می رسد که هر چه فشار بیشتر باشد، غلظت رادیکال ها بیشتر و احتمال انفجار بیشتر می شود. اما در واقع، برای واکنش هیدروژن با اکسیژن، انفجار فقط در مناطق فشار خاصی امکان پذیر است: از 1 تا 100 میلی متر جیوه. و بالای 1000 میلی متر جیوه. این از مکانیسم واکنش ناشی می شود. در فشار کم، بیشتر رادیکال های حاصل روی دیواره های ظرف دوباره ترکیب می شوند و واکنش به کندی پیش می رود. با افزایش فشار تا 1 میلی متر جیوه. رادیکال ها به ندرت به دیوارها می رسند، زیرا احتمال بیشتری برای واکنش با مولکول ها وجود دارد. در این واکنش ها رادیکال ها تکثیر می شوند و انفجار رخ می دهد. اما در فشارهای بالای 100 میلی متر جیوه. غلظت مواد به حدی افزایش می یابد که ترکیب مجدد رادیکال ها در نتیجه برخوردهای سه گانه (مثلاً با یک مولکول آب) آغاز می شود و واکنش به آرامی و بدون انفجار (جریان ثابت) ادامه می یابد. بالای 1000 میلی متر جیوه غلظت بسیار زیاد می شود و حتی برخوردهای سه گانه برای جلوگیری از تکثیر رادیکال ها کافی نیست.

شما می دانید واکنش زنجیره ای شاخه ای شکافت اورانیوم 235 که در هر عمل اولیه 1 نوترون گرفته می شود (نقش یک رادیکال) و حداکثر 3 نوترون ساطع می شود. بسته به شرایط (مثلاً بر اساس غلظت جاذب های نوترون)، یک جریان ثابت یا انفجار نیز برای آن امکان پذیر است. این مثال دیگری از همبستگی بین سینتیک فرآیندهای شیمیایی و هسته ای است.

اثر غلظت بر سرعت یک واکنش شیمیایی

وابستگی سرعت واکنش به غلظت واکنش دهنده ها در فرمول بندی شده است قانون عمل توده ای: “ در دمای ثابتسرعت یک واکنش شیمیایی با حاصلضرب غلظت واکنش دهنده ها در توان برابر با ضرایب استوکیومتری آنها نسبت مستقیم دارد.

به عنوان مثال: برای واکنش mA + nB → pAB

بیان ریاضی قانون عمل جرم:

υ = k [A] m ∙ [B] n (در غیر این صورت معادله جنبشی واکنش است)

که در آن [A] و [B] غلظت واکنش دهنده های A و B هستند. m و n ضرایب استوکیومتری هستند. k ضریب تناسب است که ثابت نرخ نامیده می شود.

معنای فیزیکی ثابت سرعت این است که در غلظت‌های واکنش‌دهنده برابر با 1.0 mol/l ([A]=[B] = 1 mol/l)، سرعت یک واکنش شیمیایی برابر با ثابت سرعت است (υ=k). ). ثابت سرعت فقط به ماهیت واکنش دهنده ها و دما بستگی دارد، اما به غلظت مواد بستگی ندارد.

رکورد ریاضی قانون عمل جرم برای سیستم های همگن و ناهمگن دارای تفاوت هایی است. برای واکنش های ناهمگن، معادله جنبشی شامل غلظت موادی است که در سیستم در محلول یا در فاز گاز هستند. غلظت موادی که در حالت جامد در سطح هستند در طول واکنش ثابت می ماند، بنابراین مقدار آن در ثابت سرعت واکنش در نظر گرفته می شود.

مثلا: برای یک واکنش همگن 2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g)

بیان قانون: υ = k ∙ 2 ∙ ;

برای یک واکنش ناهمگن C (tv) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g)

بیان قانون υ = k eff ∙،

که در آن: k eff ثابت نرخ موثر برابر با k ∙ [С tv ]

یک وظیفه

سرعت واکنش 2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) با دو برابر شدن غلظت مواد اولیه چگونه تغییر می کند؟

راه حل

وابستگی سرعت واکنش به غلظت (معادله جنبشی) نوشته شده است: υ = k ∙ 2 ∙

اگر غلظت مواد اولیه دو برابر شود، معادله جنبشی به این شکل است: υ" = k ∙ 2 ∙، سپس υ"  / υ = 8 - سرعت این واکنش 8 برابر افزایش یافته است.

وابستگی سرعت واکنش به فشار با عبارتی مشابه قانون عمل جرم توصیف می‌شود که در آن از فشار جزئی گازهای واکنش‌دهنده به جای غلظت مواد استفاده می‌شود.

به عنوان مثال: برای واکنش 2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g)، وابستگی سرعت واکنش به فشار نوشته می شود: υ \u003d k ∙ Р H 2 2 ∙ Р O 2

یک وظیفه

اگر فشار کل در سیستم CH 4 (g) + 2O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (g) در صورت کاهش 5 فشار کل در سیستم، سرعت واکنش چگونه تغییر می کند. بار؟



راه حل

وابستگی سرعت واکنش به فشار نوشته خواهد شد:

υ \u003d k ∙ P CH 4 ∙ P 2 O 2. با کاهش فشار کل در سیستم، فشار جزئی هر گاز کاهش می یابد، یعنی /125 - سرعت واکنش 125 برابر کاهش می یابد.

هنگام نوشتن معادله واکنش جنبشی برای سیستم های گازی، به جای غلظت (C)، فشار (P) معرف ها نوشته می شود، زیرا تغییر فشار در سیستم مشابه تغییر غلظت است. افزایش فشار در سیستم باعث کاهش حجم سیستم با همان عامل می شود در حالی که غلظت معرف ها در واحد حجم به همین ترتیب افزایش می یابد. با کاهش فشار، حجم سیستم افزایش می یابد، در حالی که غلظت در واحد حجم به همان نسبت کاهش می یابد.

مثال ها و حل مسئله.

مثال 1

اگر در نتیجه واکنش اول 9 گرم بخار آب در واحد زمان در واحد حجم و در نتیجه واکنش دوم 65/3 گرم هیدروژن کلرید تشکیل شود، سرعت کدام واکنش بیشتر است؟

سرعت واکنش با تعداد مول های ماده ای که در واحد حجم در واحد زمان تشکیل می شود اندازه گیری می شود. جرم مولی آب جرم مولی هیدروژن کلرید سپس سرعت اولین واکنش،

mol/l×s،

و سرعت واکنش دوم

اراده mol/l.

سرعت تشکیل بخار آب بیشتر است زیرا تعداد مول های تشکیل بخار آب بیشتر از تعداد مول های تشکیل هیدروژن کلرید است.

مثال 2

واکنش بین مواد A و B با معادله A + 2B®C بیان می شود. غلظت اولیه ماده A 0.3 mol/l و ماده B 0.5 mol/l است. ثابت نرخ 0.4 است. سرعت واکنش را پس از مدتی مشخص کنید، زمانی که غلظت ماده A 0.1 مول در لیتر کاهش یابد.

غلظت ماده A 0.1 mol/l کاهش یافت. بنابراین، بر اساس معادله واکنش، غلظت ماده B 0.2 مول در لیتر کاهش یافت، زیرا ماده B دارای ضریب 2 در مقابل آن است. سپس غلظت ماده A پس از مدتی برابر با 0.3-0.1 \u003d می شود. 0.2 مول در لیتر و غلظت B 0.5-0.2 \u003d 0.3 مول در لیتر است.

سرعت واکنش را تعیین کنید:

mol/l×s

مثال 3

سرعت واکنش چگونه تغییر می کند: اگر غلظت NO 3 برابر افزایش یابد؟ با توجه به قانون عمل جرم، عبارت نرخ واکنش را می نویسیم:

.

با 3 برابر افزایش غلظت NO، سرعت واکنش به صورت زیر خواهد بود:



سرعت واکنش 9 برابر افزایش می یابد.

مثال 4

تعیین کنید که سرعت واکنش چگونه تغییر خواهد کرد اگر فشار را در سیستم 2 برابر افزایش دهید.

افزایش 2 برابری فشار در سیستم باعث کاهش 2 برابری حجم سیستم می شود در حالی که غلظت واکنش دهنده ها 2 برابر افزایش می یابد.

طبق قانون عمل جرم، سرعت واکنش اولیه را می نویسیم و وقتی فشار دو برابر شد:

, .

سرعت واکنش 8 برابر افزایش می یابد.

مثال 5

غلظت اولیه مواد A و B را در سیستم A + 3B \u003d 2C محاسبه کنید، اگر غلظت تعادل مواد A 0.1 مول در لیتر باشد، مواد B 0.2 مول در لیتر، مواد C - 0.7 مول در لیتر است.

غلظت ماده A را که برای واکنش صرف شده است، می یابیم و نسبت را مطابق معادله واکنش تشکیل می دهیم:

2 mol/l C بدست آمده از 1 mol/l A،

0.7 mol/l C®x mol/l × A.

mol/l A.

بنابراین غلظت اولیه ماده A برابر است با:

0.1 + 0.35 = 0.45 mol/L.

غلظت ماده B مصرف شده در واکنش را بیابید.

نسبت را با توجه به معادله واکنش ترکیب می کنیم:

2 mol/l C بدست آمده از 3 mol/l B

0.7 mol/l C® x mol/l B

x \u003d mol / l A.

سپس غلظت اولیه ماده B برابر است با:

mol/l.

مثال 6

در دمای 40 درجه سانتیگراد 0.5 مول در لیتر از ماده A تشکیل شد اگر دما به 80 درجه سانتیگراد افزایش یابد چند مول در لیتر A تشکیل می شود؟ ضریب دمایی واکنش 2 است.

طبق قانون van't Hoff، عبارت سرعت واکنش را در 80 0 C می نویسیم:

.

با جایگزینی داده های مسئله به معادله، دریافت می کنیم:

در دمای 80 درجه سانتیگراد، 8 mol/l از ماده A تشکیل می شود.

مثال 7

با افزایش دما از 330 به 400 کلوین، تغییر ثابت سرعت یک واکنش با انرژی فعال سازی 191 کیلوژول بر مول را محاسبه کنید.

بیایید معادله آرنیوس را برای شرط مسئله بنویسیم:

که در آن R ثابت گاز جهانی برابر با 8.32 J/k (K×mol) است.

از جایی که تغییر در ثابت نرخ خواهد بود:

کنترل وظایف

61. سرعت یک واکنش شیمیایی

2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)

در غلظت‌های واکنش‌دهنده = 0.3 mol/l و = 0.15 mol/l 1.2 10-3 mol/(l s) بود. مقدار ثابت سرعت واکنش را پیدا کنید.

62. دمای سیستم را چند درجه باید افزایش داد تا سرعت واکنش در آن 30 برابر (= 2.5) افزایش یابد؟

63. غلظت مونوکسید کربن در سیستم را چند برابر باید افزایش داد

2CO \u003d CO2 + C،

سرعت واکنش را 4 برابر افزایش دهید؟

64. چند بار باید فشار را افزایش داد تا سرعت واکنش تشکیل NO2 مطابق واکنش باشد

1000 برابر افزایش یافته است؟

65. واکنش طبق معادله پیش می رود

2NO(g) + Cl2(g) = 2NOCl(g).

غلظت مواد اولیه قبل از شروع واکنش: = 0.4 mol/l. \u003d 0.3 مول در لیتر. در لحظه ای که نیمی از اکسید نیتریک زمان واکنش دارد، سرعت واکنش نسبت به اولیه چند بار تغییر می کند؟

66. ثابت سرعت یک واکنش شیمیایی با افزایش دما تا 40 برابر افزایش می یابد، اگر 3.2 باشد؟

67. با توجه به معادله عبارتی برای سرعت یک واکنش شیمیایی در یک سیستم همگن بنویسید

و تعیین کنید که سرعت این واکنش چند برابر افزایش می یابد اگر:

الف) غلظت A 2 برابر کاهش می یابد.

ب) غلظت A 2 برابر افزایش می یابد.

ج) غلظت B 2 برابر افزایش می یابد.

د) غلظت هر دو ماده 2 برابر افزایش می یابد.

68. غلظت هیدروژن در سیستم را چند برابر باید افزایش داد

N2 + 3H2 = 2NH3،

سرعت واکنش را 100 برابر افزایش دهید؟

69. محاسبه ضریب دمایسرعت واکنش، اگر ثابت سرعت آن در 100 درجه سانتیگراد 0.0006 و در 150 درجه سانتیگراد 0.072 باشد.

70. واکنش بین اکسید نیتریک (II) و کلر مطابق با معادله پیش می رود

2NO + Cl2 = 2NOCl.

سرعت واکنش با افزایش چگونه تغییر می کند:

الف) غلظت اکسید نیتریک 2 برابر.

ب) غلظت کلر 2 برابر.

ج) غلظت هر دو ماده 2 برابر است؟

تعادل شیمیایی

نمونه هایی از حل مسئله

تعادل شیمیایی حالت یک سیستم است که در آن سرعت های رو به جلو و معکوس وجود دارد واکنش های شیمیاییبرابر هستند و غلظت واکنش دهنده ها در طول زمان تغییر نمی کند.

مشخصه کمی تعادل شیمیایی ثابت تعادل است. ثابت تعادل در دمای ثابت برابر است با نسبت حاصلضرب غلظت تعادل محصولات واکنش به حاصلضرب غلظت تعادل مواد اولیه که بر حسب توان ضرایب استوکیومتری آنها گرفته می شود و یک مقدار ثابت است.

در حالت کلی، برای یک واکنش همگن mA+nB«pC+qD

ثابت تعادل:

این معادله با قانون عمل جرم برای یک واکنش برگشت پذیر بیان می شود.

هنگامی که شرایط خارجی تغییر می کند، تغییر در تعادل شیمیایی رخ می دهد که با تغییر در غلظت تعادل مواد اولیه و محصولات واکنش بیان می شود. جهت تغییر تعادل توسط اصل Le Chatelier تعیین می شود: اگر تأثیر خارجی بر روی یک سیستم در حالت تعادل اعمال شود، تعادل در جهتی تغییر می کند که تأثیر خارجی را تضعیف می کند.

تعادل شیمیایی را می توان با تأثیر تغییرات در غلظت واکنش دهنده ها، دما، فشار تغییر داد.

با افزایش غلظت مواد اولیه، تعادل مطابق با اصل Le Chatelier به سمت محصولات واکنش و با افزایش غلظت محصولات به سمت مواد اولیه تغییر می کند.

با تغییر دما (افزایش آن)، تعادل به سمت یک واکنش گرماگیر تغییر می‌کند (D H> 0)، که با جذب گرما ادامه می‌یابد، یعنی. سرعت واکنش رو به جلو افزایش می یابد و تعادل به سمت محصولات واکنش تغییر می کند. در مورد یک واکنش گرمازا (D H> 0)، با افزایش دما، سرعت واکنش معکوس افزایش می‌یابد که جذب گرما را تضمین می‌کند و تعادل به سمت مواد اولیه تغییر می‌کند.

اگر موادی در حالت گازی در واکنش شرکت کنند، با تغییر فشار می توان تعادل شیمیایی را تغییر داد. افزایش فشار مساوی است با افزایش غلظت واکنش دهنده ها. با افزایش فشار، تعادل به سمت واکنش با تعداد مول کمتری از مواد گازی و با کاهش فشار به سمت واکنش با تعداد زیادی مول از مواد گازی تغییر می‌کند.

مثال 1

غلظت اولیه مواد A و B را در سیستم همگن A + 3B - 2C محاسبه کنید، اگر غلظت های تعادلی A = 0.1 mol / L، B = 0.2 mol / L، C = 0.7 mol / l باشد.

مشخص است که غلظت اولیه یک ماده برابر است با مجموع غلظت تعادلی و غلظتی که وارد واکنش شده است، یعنی. واکنش نشان داد:

برای پیدا کردن، باید بدانید که چقدر ماده A واکنش نشان داده است.

ما با ایجاد نسبت مطابق با معادله واکنش محاسبه می کنیم:

2 mol/l C بدست آمده از 1 mol/l A

0.7 mol/l C ––––––––x mol/l A,

x \u003d (0.7 × 1) / 2 \u003d 0.35 مول در لیتر

غلظت اولیه ماده B را محاسبه می کنیم:

بیایید نسبت را محاسبه کنیم:

2 mol/l C بدست آمده از 3 mol/l B

0.7 mol/l C ––––––––––––x mol/l B

x \u003d (0.7 × 3) / 2 \u003d 1.05 مول در لیتر

سپس غلظت اولیه B برابر است با:

مثال 2.

غلظت تعادل مواد موجود در سیستم A + B "C + D" را محاسبه کنید، مشروط بر اینکه غلظت اولیه مواد: A \u003d 1 mol / l، B \u003d 5 mol / l. ثابت تعادل 1 است.

فرض کنید در زمان تعادل ماده A، x مول واکنش نشان داده است. بر اساس معادله واکنش، غلظت تعادل به صورت زیر خواهد بود:

;

زیرا طبق معادله واکنش ماده B، واکنش به اندازه واکنش ماده A طول کشید.

مقادیر غلظت های تعادل را با ثابت تعادل جایگزین می کنیم و x را پیدا می کنیم.

سپس:

مثال 3

یک تعادل در سیستم برقرار شده است: 2AB + B 2 “2AB; D H > 0.

با کاهش دما، تعادل به کدام سمت تغییر می کند؟

این واکنش مستقیم گرماگیر است، یعنی. با جذب گرما پیش می رود، بنابراین، هنگامی که دما در سیستم کاهش می یابد، تعادل مطابق با اصل Le Chatelier به سمت چپ، به سمت واکنش معکوس، که گرمازا است، تغییر می کند.

مثال 4.

تعادل سیستم A + B "AB در غلظت های زیر از مواد برقرار شد: C (A) \u003d C (B) \u003d C (AB) \u003d 0.01 مول در لیتر. ثابت تعادل و غلظت اولیه مواد را محاسبه کنید. 72. غلظت اولیه اکسید نیتریک (II) و کلر در سیستم

2NO + Cl2 2NOCl

به ترتیب 0.5 mol/l و 0.2 mol/l هستند. ثابت تعادل را محاسبه کنید اگر 20 اکسید نیتریک اکسید (II) تا زمان رسیدن به تعادل واکنش نشان داده باشند.

73. در یک دمای معین، غلظت تعادلی معرف های یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر

2A(g)+B(g) 2C(g)

[A]=0.04 mol/l، [B]=0.06 mol/l، [C]=0.02 mol/l بودند. ثابت تعادل و غلظت اولیه مواد A و B را محاسبه کنید.

74. در دمای معین، غلظت تعادل در سیستم

به ترتیب: = 0.04 mol/l، = 0.06 mol/l،

0.02 مول در لیتر. ثابت تعادل و con- اولیه را محاسبه کنید

غلظت اکسید گوگرد (IV) و اکسیژن.

75. زمانی که سیستم در تعادل است

غلظت مواد درگیر عبارت بودند از: = 0.3 mol/l. = = 0.9 مول در لیتر؛ = 0.4 مول در لیتر. محاسبه کنید که اگر فشار 5 برابر افزایش یابد، سرعت واکنش های رو به جلو و معکوس چگونه تغییر می کند. تعادل به کدام سمت تغییر می کند؟

76. ثابت تعادل واکنش برگشت پذیر را محاسبه کنید

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)،

اگر غلظت تعادل \u003d 0.04 مول در لیتر و غلظت اولیه مواد \u003d 1 مول در لیتر ، \u003d 0.8 مول در لیتر باشد.

77. تعادل سیستم

CO + Cl2 COCl2،

در غلظت های زیر از واکنش دهنده ها ایجاد شد: [CO] = = [Сl2] = = 0.001 mol/l. ثابت تعادل و غلظت اولیه مونوکسید کربن و کلر را تعیین کنید.

78. غلظت اولیه مونوکسید کربن (II) و بخار آب برابر و 0.03 mol/l است. غلظت تعادل CO، H2O و H2 در سیستم را محاسبه کنید

CO + H2O CO2 + H2،

اگر غلظت تعادل CO2 برابر با 0.01 مول در لیتر باشد. ثابت تعادل را محاسبه کنید.

79. غلظت تعادل هیدروژن را در سیستم تعیین کنید

اگر غلظت اولیه HJ 0.05 مول در لیتر و ثابت تعادل K=0.02 بود.

80. ثابت تعادل سیستم

CO + H2O CO2 + H2

در دمای معین 1 است. درصد ترکیب مخلوط را در حالت تعادل محاسبه کنید اگر غلظت اولیه CO و H2O هر کدام 1 mol/L باشد.

افزایش فشار در سیستم به میزان 3 برابر معادل کاهش 3 برابری حجم سیستم است. در این حالت غلظت واکنش دهنده ها 3 برابر افزایش می یابد. طبق قانون عمل جرم، سرعت واکنش اولیه به صورت زیر است:

پس از 3 برابر افزایش فشار، غلظت NO و O 2 3 برابر افزایش می یابد و سرعت واکنش فشار برابر با:

نسبت فشار سرعت واکنش نهایی به فشار اولیه سرعت واکنش فشارنشان می دهد که چگونه سرعت واکنش پس از تغییر فشار تغییر خواهد کرد.

بنابراین، ما دریافت می کنیم سرعت واکنش فشار:

پاسخ:

سرعت واکنش 27 برابر افزایش می یابد.

  1. اول: 2NO + O2 = 2NO2، نه آنچه شما نوشتید.

    فشار به شدت بر سرعت واکنش های مربوط به گازها تأثیر می گذارد زیرا به طور مستقیم غلظت آنها را تعیین می کند.
    طبق اصل Le Chatelier، افزایش فشار (برای گازها) تعادل را به سمت واکنشی تغییر می‌دهد که منجر به کاهش حجم (یعنی تشکیل تعداد کمتری از مولکول‌ها) می‌شود، به این معنی که در مورد ما نرخ واکنش مستقیم افزایش خواهد یافت.

    سرعت واکنش‌های شیمیایی که در یک محیط همگن در دمای ثابت رخ می‌دهند، مستقیماً با حاصلضرب غلظت واکنش‌دهنده‌ها به توان ضرایب استوکیومتری آنها نسبت دارد.

    قبل از تغییر فشار، واکنش با معادله جنبشی توصیف می شود:
    V1 = k * 2 ;
    هنگامی که فشار ضریب 4 افزایش یابد، غلظت واکنش دهنده ها ضریب 4 افزایش می یابد. پس از 4 برابر افزایش فشار، واکنش با معادله جنبشی توصیف می شود:
    V2 = k (4) * 2 4 = 64 k * 2 ;
    ما تغییر در سرعت واکنش را در P2=4P1 پیدا می کنیم:
    V2 / V1 = 64

    سرعت 64 برابر افزایش می یابد.

  2. V1=k*C(N2)*C(H2)^3
    2/ V2=k*C(N2)*(xC(H2))^3، که x عددی است که نشان می دهد چند برابر افزایش غلظت هیدروژن لازم است.
    3. V2/V1=100، از آنجا x^3=100، x=4.65
    پاسخ: غلظت هیدروژن باید 4.65 برابر افزایش یابد
  3. سرعت واکنش N2 + 3H2 = 2NH3 با فرمول محاسبه می شود: v = K**^3،
    که در آن غلظت معرف ها به توان برابر با ضرایب موجود در معادله است. بنابراین، شما باید به توان 3 افزایش دهید:
    2^3 = 8 چند برابر سرعت افزایش می یابد
  4. فشار 3 برابر سرعت ساده واکنش ها 2NO + O2 \u003d 2NO2 افزایش می یابد 1) 3 برابر 2) 9 برابر ... 4) 18 برابر 2. ضریب دما واکنش هابرابر با 2. هنگامی که از 20 درجه به سرعت 50 گرم می شود واکنش هاافزایش می یابد 1) 2 برابر 2) 4 برابر 3) 6 برابر 4) 8 برابر 3. تغییر فشار بر سرعت تأثیر می گذارد واکنش شیمیایی 1) بین ... و هیدروکسید پتاسیم 4. فرآیندهای کاتالیزوری شامل واکنشبین 1) سدیم و آب 2) بوتن-1 و آب ... و آب 4) اکسید مس (2) و هیدروژن 5. سرعت واکنش هاروی با محلول اسید سولفوریک به ... جریان می یابد واکنش 1) Ag+Cl2)Fe+O2 3)N2+O2 4)Cl2+Fe
  5. aA + bB = cC + dD
    در این معادله، حروف کوچک بیانگر ضرایب استوکیومتری و حروف بزرگ بیانگر فرمول مواد هستند. برای این حالت کلی، سرعت واکنش رو به جلو با معادله زیر به دست می آید:
    Vpr = k1()
    ب) K= /(*)
    ج) در تئوری چیزی برای نوشتن وجود ندارد، زیرا هیچ ماده گازی در سیستم وجود ندارد.
    د) K=

    در زندگی با واکنش های شیمیایی متفاوتی مواجه هستیم. برخی از آنها مانند زنگ زدن آهن می توانند چندین سال ادامه داشته باشند. برخی دیگر، مانند تخمیر شکر به الکل، چندین هفته طول می کشد. هیزم در اجاق گاز در عرض چند ساعت می سوزد و بنزین موتور در یک ثانیه می سوزد.

    برای کاهش هزینه های تجهیزات، کارخانه های شیمیایی سرعت واکنش ها را افزایش می دهند. و برخی از فرآیندها، به عنوان مثال، آسیب محصولات غذایی، خوردگی فلزات - باید کند شود.

    سرعت یک واکنش شیمیاییرا می توان به صورت بیان کرد تغییر در مقدار ماده (n، مدول) در واحد زمان (t) - مقایسه سرعت یک جسم متحرک در فیزیک به عنوان تغییر مختصات در واحد زمان: υ = Δx/Δt . به طوری که سرعت به حجم ظرفی که واکنش در آن انجام می شود بستگی ندارد، بیان را بر حجم مواد واکنش دهنده (v) تقسیم می کنیم، یعنی به دست می آوریم.تغییر در مقدار یک ماده در واحد زمان در واحد حجم، یا تغییر در غلظت یکی از مواد در واحد زمان:


    n 2 − n 1
    υ = –––––––––– = –––––––– = Δσ/Δt (1)
    (t 2 - t 1) v Δt v

    که در آن c = n / v غلظت ماده است،

    Δ (تلفظ "دلتا") نام پذیرفته شده کلی برای تغییر در قدر است.

    اگر مواد دارای ضرایب متفاوتی در معادله باشند، سرعت واکنش هر یک از آنها که با این فرمول محاسبه می شود، متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، 2 مول دی اکسید گوگرد به طور کامل با 1 مول اکسیژن در 10 ثانیه در 1 لیتر واکنش نشان داد:

    2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

    سرعت اکسیژن به صورت زیر خواهد بود: υ \u003d 1: (10 1) \u003d 0.1 mol / l s

    سرعت گاز ترش: υ \u003d 2: (10 1) \u003d 0.2 mol / l s- این نیازی به حفظ کردن و گفتن در امتحان نیست، برای اینکه در صورت بروز این سوال گیج نشوید، مثال آورده شده است.

    سرعت واکنش های ناهمگن (شامل جامدات) اغلب در واحد سطح سطوح در تماس بیان می شود:


    Δn
    υ = –––––– (2)
    ΔtS

    هنگامی که واکنش دهنده ها در فازهای مختلف باشند، واکنش ها ناهمگن نامیده می شوند:

    • یک جامد با جامد، مایع یا گاز دیگر،
    • دو مایع غیر قابل اختلاط
    • مایع گازی

    واکنش های همگن بین مواد در یک فاز رخ می دهد:

    • بین مایعات خوب امتزاج پذیر،
    • گازها،
    • مواد موجود در محلول ها

    شرایط موثر بر سرعت واکنش های شیمیایی

    1) سرعت واکنش بستگی دارد ماهیت واکنش دهنده ها. به زبان ساده، مواد مختلف با سرعت های متفاوت واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال، روی به شدت با اسید هیدروکلریک واکنش نشان می دهد، در حالی که آهن نسبتا کند واکنش می دهد.

    2) سرعت واکنش بیشتر است، بالاتر است تمرکزمواد با یک اسید بسیار رقیق، روی به طور قابل توجهی واکنش نشان می دهد.

    3) سرعت واکنش با افزایش به طور قابل توجهی افزایش می یابد درجه حرارت. مثلاً برای سوزاندن سوخت، باید آن را آتش زد، یعنی دما را افزایش داد. برای بسیاری از واکنش ها، افزایش دما به میزان 10 درجه سانتیگراد با افزایش ضریب 2 تا 4 در سرعت همراه است.

    4) سرعت ناهمگونواکنش ها با افزایش افزایش می یابد سطوح واکنش دهنده ها. مواد جامد برای این معمولا خرد می شوند. به عنوان مثال، برای اینکه پودرهای آهن و گوگرد در هنگام حرارت دادن واکنش نشان دهند، آهن باید به صورت خاک اره ریز باشد.

    لطفا توجه داشته باشید که در این موردفرمول (1) ضمنی است! فرمول (2) سرعت در واحد سطح را بیان می کند، بنابراین نمی تواند به منطقه بستگی داشته باشد.

    5) سرعت واکنش به وجود کاتالیزورها یا بازدارنده ها بستگی دارد.

    کاتالیزورهاموادی که واکنش های شیمیایی را سرعت می بخشند اما خودشان مصرف نمی شوند. به عنوان مثال، تجزیه سریع پراکسید هیدروژن با افزودن یک کاتالیزور - اکسید منگنز (IV) است:

    2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2

    اکسید منگنز (IV) در کف باقی می ماند و می توان از آن دوباره استفاده کرد.

    بازدارنده ها- موادی که واکنش را کند می کنند. به عنوان مثال، برای افزایش طول عمر لوله ها و باتری ها، بازدارنده های خوردگی به سیستم گرمایش آب اضافه می شود. در خودروها، بازدارنده های خوردگی به روغن ترمز اضافه می شوند.

    چند نمونه دیگر.

    مقالات مشابه
انواع
  • پایه
  • انواع
  • تجهیزات
  • طبقه
  • ارتباطات
  • ترتیب
  • ثبت
مقالات محبوب
مقالات جدید