Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Приклади розв’язання типових задач з теми 11






    Задача 1. Запишіть математичні вирази швидкостей прямого та зворотного процесів: 2СО(г) + О2(г) 2 СО2(г).

    Як зміниться швидкість прямої реакції, якщо тиск у системі збільшити у 3 рази?

    Розв’язання. Згідно із законом діючих мас (формула (11.1)), вираз швид-кості прямої реакції має вигляд

    v пр = k пр С 2(СО) С2),

    де k пр - константа швидкості прямої реакції.

    Швидкість зворотної реакції

    v зв= k зв С 2(СО2),

    де k зв - константа швидкості зворотної реакції.

    Позначимо концентрації вихідних речовин до зміни тиску в системі:

    С (СО) = а; С2) = b.

    Тоді v пр = k пр а2b.

    Згідно з рівнянням Менделєєва - Клапейрона

    pV = nRT, (11.2)

    де n = C (Х) V - кількість молів газу; С (Х) - молярна концентрація, моль/л;

    R - універсальна газова стала (R = 8, 31Дж/(моль·К)).

    Підвищення тиску приводить до пропорційного збільшення концентрації кожного з газоподібних компонентів. Таким чином, після підвищення тиску в системі концентрація вихідних речовин становитиме:

    С ΄ (СО) = 3 а; С ΄ (О2) = 3 b.

    Тоді швидкість прямої реакції

    v ΄ пр = k пр (3 а)2 3 b = 27 k пр а 2 b;

    .

    Отже, з підвищенням тиску у три рази швидкість прямої реакції збільшиться у 27 разів.

    Задача 2. У скільки разів і як зміняться швидкості прямої та зворотної реакцій у системі

    2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г),

    якщо об’єм газової суміші збільшити у п’ять разів? У який бік зміститься рівновага у системі?

    Розв’язання. Позначимо тиск газоподібних речовин до зміни об’єму системи:

    р (SO2) = a; р2) = b; р (SO3) = d.

    Тоді згідно із законом діючих мас (формула (11.1)), швидкості прямої та зворотної реакцій становлять:

    v пр = k пр а 2 b; v зв = k зв d 2.

    Після збільшення об’єму гомогенної системи у п’ять разів тиск кожної з газоподібних речовин зменшиться теж у п’ять разів (формула (11.2)), тобто

    р ΄ (SO2) = (1/5) a; р ΄ (О2) = (1/5) b; р ΄ (SO3) = (1/5) d.

    Тоді швидкості прямої та зворотної реакцій становитиме

    v ¢ пр = k пр b = k пр а 2 b;

    v ¢ зв = k зв = k зв d 2.

    Звідси

    ;

    .

    Отже, швидкість прямої реакції зменшиться у 125 разів, а зворотної - тільки в 25 разів. При цьому рівновага у системі зміститься у бік зворотної реакції.

    Задача 3. Обчисліть, у скільки разів збільшиться швидкість гомогенної реакції, яка проходить у газовій фазі, якщо температура зросте від 30 до 70 °С, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює двом.

    Розв’язання. Математичний вираз правила Вант-Гоффа має вигляд

    g = 2…4,

    де g - температурний коефіцієнт швидкості реакції.

    Якщо темпepатура змінюється на (n 10)°, то

     

    або . (11.3)

     

    Швидкість реaкції зростатиме зі збільшенням температури у стільки разів, у скільки зросте константа швидкості даної реакції. Для цієї реакції (враховуючи, що D Т = D t):

     
     

     

    Отже, з підвищенням температури на 40 °С швидкість даної реакції збільшиться у 16 разів.

    Задача 4. Для деякої хімічної реакції константи швидкості при температурах 298 і 338 К дорівнюють k 298 = 0, 01 і k 338 = 0, 4 відповідно. Обчисліть температурний коефіцієнт швидкості реакції, константу швидкості при температурі 310 К та енергію активації цієї реакції.

    Розв’язання. Температурний коефіцієнтшвидкості реакції g можна визначити за формулою (11.3) після логарифмування:

    ; g = 2, 51.

    Визначаємо константу швидкості реакції при температурі 310 К (Т 3):

    = 10-1, 52 = 0, 03.

    За значеннями констант швидкості реакції при будь-яких двох температурах можна розрахувати енергію активації ЕА реакції за рівнянням Арреніуса:

    ; (11.4)

    (11.5)

     

    Задача 5. Обчисліть, у скільки разів зменшиться швидкість деякої реакції під час зниження температури від 373 до 323 К, якщо енергія активації реакції становить 125, 61 кДж/моль.

    Розв’язання. Залежність константи швидкості реакції від температури описують формулою (11.4):

    .

    Отже, зі зниженням температури з 373 до 323 К швидкість реакції зменшиться у 534 рази.

    Задача 6. З підвищенням температури з 298 до 398 К швидкість гетеро-генного процесу збільшилась у 25 000 разів. Обчисліть енергію активації реакції та визначіть, яка стадія процесу є лімітуючою: кінетична чи дифузійна.

    Розв’язання. З рівняння Арреніуса (формула (11.5))

    Відомо, що для кінетичних процесів (лімітуючою стадією є хімічна взаємодія) g лежить у межах 2…4, а EA = 50…200 кДж/моль; тоді як для дифузійних процесів g = 1, 1…1, 4, а EA = 5…20 кДж/моль. Обчислене значення енергії активації вказує на те, що лімітуючою стадією даного гетерогенного процесу є хімічна взаємодія.

    Задача 7. Константа рівноваги реакції, поданої рівнянням:

    CO(г) + H2O(г) СО2(г) + Н2(г)

    при 850 °С дорівнює одиниці (K р = 1). Визначіть рівноважні концентрації усіх речовин, якщо вихідні концентрації реагуючих речовин становлять

    С вих(СО) = 3 моль/л; С вих2О) = 2 моль/л.

    Розв’язання. Узагальномувиглядідляреакції

    aA + bB eE + dD,

    де всі речовини - гази, математичний вираз константи рівноваги має вигляд:

    ,

    де [ А ], [ В ], [ Е ], [ D ] - рівноважні молярні концентрації речовин, моль/л.

    Запишемо закон діючих мас для прямої та зворотної реакцій:

    v пр = k пр С (СО) С2О); v зв = k зв С (СО2) С2).

    У стані рівноваги v пр = v зв.

    Для даної реакції математичний вираз константи рівноваги має вигляд:

    .

    Припустимо, що у стані рівноваги концентрація вуглекислого газу СО2

    становила х моль/л. Згідно з рівнянням реакції, концентрація водню Н2 буде також х моль/л. На утворення х молів СО2 і х молів Н2 витрачають таку саму кількість молів (на 1 літр) СО і Н2О. Отже, рівноважні концентрації усіх речовин становитимуть [CO2] = [H2] = х моль/л; [CO] = 3 - х моль/л;

    [H2O] = 2 - х моль/л.

    Тоді

    x 2 = 6 - 2 x - 3 x + x 2;

    x = 1, 2 (моль/л).

    Таким чином, [CO2] = [H2] = 1, 2 моль/л; [CO] = 3 - 1, 2 = 1, 8 моль/л;

    [H2O] = 2 - 1, 2 = 0, 8 моль/л.

    Задача 8. Запишіть математичний вираз та розрахуйте значення кон-станти рівноваги реакції, поданої рівнянням:

    FeO(к) + CO(г) Fe(к) + CO2(г) ,

    якщо рівноважні молярні концентрації речовин становлять: [CO2] = 0, 05 моль/л; [CO] = 0, 1 моль/л.

    Розв’язання. Дана реакція - гетерогенна. Оскільки вона відбувається на поверхні поділу фаз, яка практично не змінюється у процесі, площу поверхні та концентрації твердих речовин можна вважати сталими. Тому у вираз константи рівноваги вводимо тільки рівноважні концентрації газів:

    K р = =

    Задача 9. Обчисліть константу рівноваги реакції, поданої рівнянням:

    Н2(г) + I2(г) 2НI(г),

    якщо D G 0298(HI) = 1, 3 кДж/моль.

    Розв’язання. Для даної реакції константа рівноваги має вигляд:

    .

    Вільну енергію Гіббса та константу рівноваги процесу зв’язує співвідношення

    D G 0х.р = - RT ln K р = -2, 3 RT lg K р,

    де D G 0х.р - зміна вільної енергії Гіббса в хімічному процесі за стандартних умов, кДж.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.