Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Влияние катализатора






Катализаторами называются вещества, которые не входят в конечные продукты реакции, химически не изменяются и не расходуются, но изменяют скорость химических реакций. Катализаторы позволяют изменять скорость химической реакции, не изменяя температуру системы. Одни катализаторы сильно ускоряют реакции (положительный катализ), другие, напротив, замедляют реакции (отрицательный катализ). Различают гомогенный и гетерогенный катализы. При гомогенном катализе реагенты и катализатор находятся в одной фазе (жидкость или газ), при гетерогенном – в различных фазах (обычно катализатор твердый). Вне зависимости от вида катализа, реакции при участии катализатора протекают через образование промежуточного комплекса с катализатором, и роль катализатора в том, что образование этого комплекса приводит к снижению или повышению энергии активации. В результате, в силу экспоненциальной зависимости (3.7), скорость реакции резко возрастает или, напротив – убывает.

Действие катализатора избирательно. Подбирая катализаторы, можно из одного и того же вещества получать совершенно различные продукты. Для каждой реакции имеется свой катализатор. Часто в качестве катализаторов применяют твердые вещества: платину, палладий, железо, натрий, калий; оксиды Al2O3, MnO2, Cr2O3; активированный уголь, силикагель и другие.

Катализ имеет огромное значение в хозяйственной деятельности человека и в природе. Одни катализаторы направляют химический синтез веществ с заданными свойствами, другие (ингибиторы) – предотвращают нежелательные реакции разрушения деталей машин, зданий, сооружений и самых различных материалов. Область применения катализаторов в современных технологиях просто необозрима. Производство аммиака, азотной и серной кислот, формальдегида, этилена, ацетилена, спиртов, каучука и многих технически важных полимеров является каталитическими процессами. Крекинг и реформинг нефтепродуктов – многотоннажные каталитические процессы. Жизнедеятельность организмов любого уровня сложности сопровождается процессами ферментативного катализа. Ферменты – биологические катализаторы белковой природы, обладающие исключительно эффективным и селективным действием.

Задачи

51 Реакция идет по уравнению A (Г) + 2 B (Г) ® C (Г). Как изменится скорость реакции, если давление увеличить в 3 раза и одновременно повысить температуру на 30 ˚ С? Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

 

Ответ: увеличится в 729 раз.

52 Реакция протекает по уравнению 2 A (Г) + B (Г) ® 2 C (Г). Как изменится скорость реакции при уменьшении давления в системе в 2 раза и одновременном понижении температуры на 40 ˚ С? Температурный коэффициент скорости равен 2.

Ответ: уменьшится в 128 раз.

53 Скорость реакции возросла в 243 раза, температурный коэффициент равен 3. На сколько градусов была повышена температура?

Ответ: на 50 ˚ С.

54 Скорость реакции возросла в 100 раз. Температурный коэффициент равен 2, 5. На сколько градусов была повышена температура?

Ответ: на 50 ˚ С.

55 При повышении температуры на 50 ˚ С скорость реакции возросла в 32 раза. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции.

Ответ: γ = 2.

56 При понижении температуры на 45 ˚ С реакция замедлилась в 35 раз. Определите температурный коэффициент скорости реакции.

Ответ: γ = 2, 2.

57 Реакция протекает по уравнению N2 + 3H2 Á 2NH3. Как изменится скорость реакции, если концентрацию азота увеличить в 4 раза, а концентрацию водорода – в 2 раза?

Ответ: возрастет в 32 раза.

58 Реакция протекает по уравнению 2 A + B ® C. Начальные концентрации реагирующих веществ (моль/л): CA = 0, 8, CB = 0, 6. Как изменится скорость реакции, если концентрацию вещества В увеличить до 0, 9, а вещества А до 1, 2 моль/л?

Ответ: возрастет в 3, 4 раза.

59 Реакция протекает по уравнению 2 A + B ® C. Начальные концентрации реагирующих веществ (моль/л): CA = 2, 5, CB = 8. Как изменится скорость реакции, если концентрацию вещества А уменьшить до 1, 5, а вещества В до 4 моль/л?

Ответ: уменьшится в 5, 6 раза.

60 Разложение N2O протекает по уравнению 2N2O = 2N2 + O2. Константа скорости равна 5× 10–4 л/моль× мин. По истечении некоторого времени концентрация N2O стала равной 3 моль/л. Сколько процентов N2O разложилось, если отношение конечной скорости к начальной равно 0, 36? Какова начальная скорость реакции?

Ответ: 40 %; 0, 0125 моль/л× мин.

61 Омыление этилацетата описывается следующим уравнением CH3COOC2H5 + NaOH Á CH3COONa + C2H5OH. Начальная концентрация эфира 0, 02 моль/л, щелочи 0, 1 моль/л. По истечении некоторого времени прореагировало 75 % эфира, и скорость реакции стала равной 4, 25× 10–5 моль/л× мин. Вычислить начальную скорость реакции.

Ответ: 2× 10–4 моль/л× мин.

62 Реакция между веществами А и В выражается следующим уравнением 2 A + B ® C. Константа скорости равна 0, 7 л2/моль2× мин. Начальная концентрация вещества В равна 0, 6 моль/л. После того как прореагировало 40 % вещества А, его концентрация стала равной 0, 3 моль/л. Найдите начальную скорость и скорость реакции в тот момент, когда прореагирует 40 % вещества А.

Ответ: 0, 105; 0, 0315 моль/л× с.

63 Реакция между веществами А и В протекает по следующему уравнению 2 A + B ® C. Начальные концентрации реагирующих веществ (моль/л): CA = 6, CB = 5. Константа скорости реакции равна 0, 5 л2/моль2× c. Вычислите скорость химической реакции в начальный момент и в тот момент, когда в системе останется 45 % вещества В.

Ответ: 90; 0, 28 моль/л× c.

64–67 Константа скорости реакции при t1 ˚ C равна k1, при t2 ˚ C – k2. Энергия активации равна Ea, кДж/моль. Вычислить величины, обозначенные вопросом.

 

 

№ задачи t1, ˚ C k1 t2, ˚ C k2 , кДж/моль Ответ
    0, 02   ?   0, 19 с–1
    0, 03   0, 4 ? 67, 9 кДж/моль
    4× 10–5   7, 7× 10–5 ? 59, 4 кДж/моль
    2× 10–3   ? 103, 5 4, 7× 10–4с–1

68–70 Рассчитайте, во сколько раз изменится константа скорости реакции при увеличении температуры от t1 ˚ C до t2 ˚ C, если энергия активации равна , кДж/моль.

 

№ задачи t1, ˚ C t2, ˚ C Ea, кДж/моль Ответ
      95, 6 10
      180, 2 10
      38, 2 10

71 Во сколько раз станет больше скорость прямой реакции по сравнению со скоростью обратной реакции в системе 2 A (Г) + 3 B (Г) Á 2 C (Г) при увеличении давления в 2 раза?

Ответ: в 8 раз.

72 В системе 2 A + B ® C концентрацию А увеличили от 0, 03 до 0, 12 моль/л, а концентрацию В – от 0, 02 до 0, 06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

Ответ: в 48 раз.

73 Реакция протекает по уравнению H2(Г) + I2(Г) Á 2HI(Г). Константа скорости реакции равна 0, 16 моль/л. Начальные концентрации веществ были (моль/л): С = 0, 04, С = 0, 05. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда С стала равной 0, 03 моль/л.

Ответ: 3, 2× 10–4; 1, 9× 10–4 моль/л× c.

74 Реакция протекает по уравнению A + B ® C. Начальные концентрации веществ A = 0, 1 моль/л, В = 0, 1 моль/л. Через некоторое время концентрация вещества А стала равной 0, 04 моль/л. Во сколько раз уменьшится скорость реакции?

Ответ: в 6, 25 раза.

75 Реакция идет по уравнению A + 2 B ® C. Константа скорости равна 0, 4 л2/моль2с, а начальные концентрации (моль/л): CА = 0, 3, CВ = 0, 5. Вычислите скорость реакции в начальный момент и после того, как прореагирует 0, 1 моль/л вещества А.

Ответ: 0, 03; 0, 0072 моль/л× c.

76 Реакция протекает по уравнению 3H2 + N2 Á 2NH3. Скорость реакции увеличилась в первом случае в 216 раз в результате увеличения концентрации H2, а во втором в 256 раз в результате повышения давления. Во сколько раз были увеличены концентрация H2 и давление?

Ответ: в 6 и 4 раза.

77 Реакция протекает по уравнению 2N2O = 2N2 + O2. Константа скорости реакции равна 5× 10–4л/моль× мин. Начальная концентрация N2O равна 3, 2 моль/л. Вычислите скорость реакции в начальный момент и в тот момент, когда разложится 25 % N2O.

Ответ: 5, 12× 10–3; 28, 8× 10–4 моль/л× мин.

78 Реакция протекает по уравнению на A (Г) + 2 B (Г) ® C (Г). Как изменится скорость реакции при уменьшении давления в системе в 4 раза и одновременном понижении температуры на 20 ˚ C? Температурный коэффициент скорости равен 3.

Ответ: уменьшится в 576 раз.

79 Вычислите константу скорости реакции 2 A + B ® C, если при концентрациях А и В, равных соответственно 0, 5 и 0, 6 моль/л, ее скорость составляет 0, 018 моль/л× мин.

Ответ: 0, 12 л2/моль2мин.

80 Реакция протекает по уравнению 2NO + O2 Á 2NO. Начальные концентрации веществ равны (моль/л); C = 0, 03, C = 0, 05. Как изменится скорость реакции вследствие увеличения концентрации кислорода до 0, 1, а оксида азота до 0, 06 моль/л?

 

Ответ: увеличится в 8 раз.


 

4 ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

 

 






© 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.