Часть И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Раздел 4. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

§ 4.8. Решение типовых задач

Задача 1. Реакция при температуре 50° С происходит за 2 мин 15 с. За какое время закончится эта реакция при температуре 70°С, если в данном температурном интервале температурный коэффициент скорости равен С?

Решения. С увеличением температуры от 50 до 70°С скорость реакции в соответствии с правилом Вант-Гоффа увеличивается:

где t₂ = 70°С, t₁ = 50°С, а v(t₂) и v(t₁) - скорости реакции при данных температур. Имеем:

т.е. скорость увеличивается в 9 раз.

Согласно определению скорость реакции обратно пропорциональна времени протекания реакции, итак:

где τ (t₁) и τ (t₂) - время протекания реакции при температурах t₁ и t₂.

Отсюда имеем:

Учитывая, что х (t₁) = 135 с (2 мин 15 с), определяем время протекания реакции при температуре t₂:

Задача 2. В системе

А + В⇆ С, ∆Н° 0,

где А, В и С - газы, установилось равновесие. Как влиять на равновесную концентрацию вещества С: а) повышение давления; б) увеличение концентрации вещества А; в) повышение температуры?

Решение, а) Во время хода реакции общее число молей газированных веществ уменьшается с 2 до 1. В соответствии с принципом Ле Шателье повышение давления приведет к смещению равновесия в сторону меньшего числа молей газированных веществ (т.е. в сторону образования вещества С), следовательно, [С] увеличится.

б) Увеличение концентраці вещества А приведет к смещению равновесия в сторону образования продукта С, то есть [С] увеличится.

в) Поскольку ∆Н 0, теплота выделяется, реакция - экзотермическая. Обратная реакция обязательно будет эндотермическим. Повышение температуры всегда благоприятствует течению реакции с поглощением теплоты, т.е. равновесие сместится в сторону веществ А и В и [С] уменьшится.

Задача 3. Как повлияет повышение давления на химическое равновесие в обратимой системе

Fe₃O₄ (т) + СО (г) ⇆ 3FeO (т) + СО₂ (г) ?

Решения. Запишем выражения для скоростей прямой (v_пр) и обратной (v_{обратной}) реакций:

v_пp = k_пр [СО]; v_{обратной} = k_{обратной} [СО₂].

Скорости прямой и обратной реакций не зависят от концентраций твердых веществ. При повышении давления в два раза в такое же число раз увеличиваются концентрации СО и СО₂. Следовательно, скорости прямой и обратной реакций увеличатся в одинаковое число раз, и равновесие в системе не сместится.