Koncentracijos įtaka cheminės reakcijos greičiui

Reakcijos greičio priklausomybė nuo reagentų koncentracijos formuluojama masinio veikimo dėsnis: “ Esant pastoviai temperatūrai, cheminės reakcijos greitis yra tiesiogiai proporcingas reagentų koncentracijų sandaugai, lygioms jų stechiometriniams koeficientams.

Pavyzdžiui: reakcijai mA + nB → pAB

masinio veikimo dėsnio matematinė išraiška:

υ = k [A] m ∙ [B] n ( kitaip – kinetinė reakcijos lygtis),

kur [A] ir [B] yra reagentų A ir B koncentracijos; m ir n yra stechiometriniai koeficientai; k yra proporcingumo koeficientas, vadinamas greičio konstanta.

Fizinė greičio konstantos reikšmė yra ta, kad esant reagentų koncentracijai, lygiai 1,0 mol/l ([A] = [B] = 1 mol/l), cheminės reakcijos greitis yra lygus greičio konstantai (υ = k). ). Greičio konstanta priklauso tik nuo reaguojančių medžiagų pobūdžio ir nuo temperatūros, bet nepriklauso nuo medžiagų koncentracijos.

Masės veikimo dėsnio matematinis homogeninių ir nevienalyčių sistemų vaizdavimas turi tam tikrų skirtumų. Heterogeninių reakcijų atveju kinetinė lygtis apima tik tų medžiagų, kurios yra sistemoje tirpale arba dujų fazėje, koncentracijas. Kietos būsenos medžiagų koncentracija paviršiuje reakcijos metu išlieka pastovi, todėl į jos reikšmę atsižvelgiama nustatant reakcijos greičio konstantą.

Pavyzdžiui: homogeninei reakcijai 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g)

dėsnio išraiška: υ = k ∙ 2 ∙ ;

heterogeninei reakcijai C (tv) + O 2 (g) = CO 2 (g)

dėsnio išraiška υ = k eff ∙,

čia: k eff – efektyvaus greičio konstanta, lygi k ∙ [C TV ]

Užduotis

Kaip pasikeis reakcijos 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) greitis, kai pradinių medžiagų koncentracija padvigubės?

Sprendimas

Reakcijos greičio priklausomybė nuo koncentracijos (kinetinė lygtis) bus parašyta: υ = k ∙ 2 ∙

Jei pradinių medžiagų koncentracijos padidinamos 2 kartus, tai kinetinė lygtis turi tokią formą: υ" = k ∙ 2 ∙ , tada υ"/υ = 8 – šios reakcijos greitis padidėjo 8 kartus.

Reakcijos greičio priklausomybė nuo slėgio apibūdinama išraiška, panašia į masės veikimo dėsnį, kur vietoj medžiagų koncentracijų naudojami reaguojančių dujų daliniai slėgiai.

Pavyzdžiui: reakcijai 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g), reakcijos greičio priklausomybė nuo slėgio bus parašyta: υ = k ∙ P H 2 2 ∙ P O 2

Užduotis

Kaip pasikeis reakcijos greitis, jei bendras slėgis sistemoje CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (g), jei bendras slėgis sistemoje sumažinamas 5 kartus ?

Sprendimas

Reakcijos greičio priklausomybė nuo slėgio bus parašyta:

υ = k ∙ P CH 4 ∙ P 2 O 2 . Sumažėjus bendram slėgiui sistemoje, mažės kiekvienos dujų dalinis slėgis, tai yra υ" = k ∙ P CH 4 /5 ∙ (P O 2 /5) 2. Tada υ"/υ = 1/ 5∙5 2 =1 /125 – reakcijos greitis sumažėjo 125 kartus

Slėgis labai įtakoja reakcijų, kuriose dalyvauja dujos, greitį, nes jis tiesiogiai lemia jų koncentracijas.

Mendelejevo-Clapeyrono lygtyje:

mes jį perkelsime Vį dešinę pusę ir RT- į kairę ir atsižvelkite į tai n/V = c:

Dujų slėgis ir molinė koncentracija yra tiesiogiai proporcingi. Todėl p/RT galime pakeisti masinio veikimo dėsniu, o ne koncentracija.

Slėgio įtaka cheminės reakcijos greičiui

Grandininės reakcijosį savo mechanizmą įtraukti daug nuosekliai pasikartojančių to paties tipo elementarių veiksmų (grandinės).

Apsvarstykite reakciją:

Jį sudaro šie etapai, bendri visoms grandininėms reakcijoms:

1) Iniciacija, arba grandinės inicijavimas

Chloro molekulės skilimas į atomus (radikalus) vyksta UV spinduliuotės arba kaitinimo metu. Iniciacijos stadijos esmė – aktyvių, reaktyvių dalelių susidarymas.

2) Grandinės plėtra

Cl + H2 = HCl + H

H + Cl2 = HCl + Cl

Dėl kiekvieno elementaraus grandinės vystymosi veiksmo susidaro naujas chloro radikalas, ir šis etapas teoriškai kartojamas vėl ir vėl, kol reagentai visiškai sunaudojami.

• 3) Rekombinacija, arba atvira grandinė
• 2Cl = Cl2
• 2H = H2

H + Cl = HCl

Netoliese esantys radikalai gali rekombinuoti, sudarydami stabilią dalelę (molekulę). Jie atiduoda energijos perteklių „trečiai dalelei“ – pavyzdžiui, indo sienelėms arba priemaišų molekulėms.

Aptariama grandininė reakcija yra nešakotas, kadangi elementariame grandinės vystymosi akte radikalų skaičius nedidėja. Vandenilio grandininė reakcija su deguonimi yra šakotas, nes didėja radikalų skaičius elementariame grandinės vystymosi veiksme:

H + O2 = OH + O

O· + H2 = OH· + H·

OH + H2 = H2O + H

Daugelis degimo reakcijų yra šakotosios grandininės reakcijos. Nekontroliuojamas laisvųjų radikalų skaičiaus padidėjimas (tiek dėl grandinės išsišakojimo, tiek dėl neišsišakojusių reakcijų per greitos iniciacijos atveju) gali sukelti stiprų reakcijos pagreitį ir sprogimą. Atrodytų, kuo didesnis slėgis, tuo didesnė radikalų koncentracija ir tuo didesnė sprogimo tikimybė. Tačiau iš tikrųjų vandenilio reakcijai su deguonimi sprogimas galimas tik tam tikrose slėgio srityse: nuo 1 iki 100 mm Hg. ir virš 1000 mm Hg. Tai išplaukia iš reakcijos mechanizmo. Esant žemam slėgiui, dauguma susidariusių radikalų rekombinuojasi ant indo sienelių ir reakcija vyksta lėtai. Kai slėgis pakyla iki 1 mm Hg. radikalai sienas pasiekia rečiau, nes dažniau reaguoja su molekulėmis. Šiose reakcijose radikalai dauginasi ir įvyksta sprogimas. Tačiau esant slėgiui virš 100 mm Hg. medžiagų koncentracijos padidėja tiek, kad dėl trigubų susidūrimų (pavyzdžiui, su vandens molekule) prasideda radikalų rekombinacija, o reakcija vyksta ramiai, be sprogimo (stacionarus srautas). Virš 1000 mm Hg. koncentracijos tampa labai didelės ir net trigubų susidūrimų neužtenka, kad būtų išvengta radikalų plitimo.

Žinote šakotąją grandininę urano-235 dalijimosi reakciją, kurios metu kiekviename elementariame veiksme pagaunamas 1 neutronas (atlieka radikalo vaidmenį) ir išmetama iki 3 neutronų. Priklausomai nuo sąlygų (pavyzdžiui, nuo neutronų sugertuvų koncentracijos), jis taip pat gali turėti tolygų srautą arba sprogimą. Tai dar vienas koreliacijos tarp cheminių ir branduolinių procesų kinetikos pavyzdys.

Slėgio padidėjimas sistemoje 3 kartus prilygsta sistemos tūrio sumažėjimui 3 kartus. Tokiu atveju reagentų koncentracijos padidės 3 kartus. Pagal masės veikimo dėsnį pradinis reakcijos greitis yra:

Padidinus slėgį 3 kartus, NO ir O 2 koncentracijos padidės 3 kartus, o reakcijos greitis, slėgis bus lygus:

Galutinio reakcijos slėgio greičio ir pradinio greičio santykis reakcijos greičio slėgis parodo, kaip pasikeis reakcijos greitis pasikeitus slėgiui.

Todėl gauname reakcijos greičio slėgis:

Atsakymas:

reakcijos greitis padidės 27 kartus.

1. Pirma: 2NO + O2 = 2NO2, o ne tai, ką parašėte.

   Slėgis labai įtakoja reakcijų, kuriose dalyvauja dujos, greitį, nes jis tiesiogiai lemia jų koncentracijas.
   Pagal Le Chatelier principą, slėgio padidėjimas (dujoms) perkelia pusiausvyrą reakcijos link, dėl kurios sumažėja tūris (t. y. susidaro mažiau molekulių), tai reiškia, kad mūsų atveju TIESIOGINĖS reakcijos greitis sumažės. padidinti.

   Cheminių reakcijų, vykstančių vienalytėje terpėje pastovioje temperatūroje, greitis yra tiesiogiai proporcingas reaguojančių medžiagų koncentracijų sandaugai, padidintai iki jų stechiometrinių koeficientų galios.

   Prieš pasikeičiant slėgiui, reakcija apibūdinama kinetine lygtimi:
   V1 = k *2 · ;
   Slėgiui padidėjus 4 kartus, reagentų koncentracijos padidės 4 kartus. Padidinus slėgį 4 kartus, reakcija apibūdinama kinetine lygtimi:
   V2 = k (4) * 2 · 4 = 64 k * 2 · ;
   Raskite reakcijos greičio pokytį, kai P2=4P1:
   V2 / V1 = 64

   Greitis padidės 64 kartus.

2. V1=k*C(N2)*C(H2)^3
   2/ V2=k*C(N2)*(xC(H2))^3, kur x yra skaičius, rodantis, kiek kartų reikia padidinti vandenilio koncentraciją
   3. V2 / V1 = 100, iš kur x^3 = 100, x = 4,65
   atsakymas: vandenilio koncentracija turi būti padidinta 4,65 karto
3. Reakcijos greitis N2+ 3H2 = 2NH3 apskaičiuojamas pagal formulę: v = K**^3,
   kur reaguojančių medžiagų koncentracijos lygiu lygiu lygties koeficientams. Tai reiškia, kad turime jį pakelti iki 3 laipsnio:
   2^3 = 8 greitis padidės tiek kartų
4. padidinti slėgį 3 kartus greitis paprastas reakcijos 2NO+O2=2NO2 padidės 1) 3 kartus 2) 9 kartus... 4) 18 kartų 2. Temperatūros koeficientas reakcijos lygus 2. kaitinant nuo 20 laipsnių iki 50 greičių reakcijos padidėja 1) 2 kartus 2) 4 kartus 3) 6 kartus 4) 8 kartus 3. slėgio pokytis turi įtakos greičiui cheminė reakcija 1) tarp... ir kalio hidroksido 4. reiškia katalizinius procesus reakcija tarp 1) natrio ir vandens 2) buteno-1 ir vandens... ir vandens 4) vario oksido (2) ir vandenilio 5. greitis reakcijos cinkas su sieros rūgšties tirpalu nepriklauso... teka reakcija 1)Ag+Cl 2)Fe+O2 3)N2+O2 4)Cl2+Fe 9. kaitinant kas 10 laipsnių Celsijaus greičiu
5. aA + bB = cC + dD
   Šioje lygtyje mažosios raidės žymi stechiometrinius koeficientus, o didžiosios – medžiagų formules. Šiuo bendru atveju tiesioginės reakcijos greitis pateikiamas pagal šią lygtį:
   Vpr = k1()
   b) K= /(* )
   c) Teoriškai nėra ką rašyti, nes sistemoje nėra dujinių medžiagų.
   d)K=

   Rašant dujinių sistemų reakcijos kinetinę lygtį, vietoj koncentracijos (C) rašomas reagentų slėgis (P), nes slėgio pokytis sistemoje panašus į koncentracijos pokytį. Padidėjus slėgiui sistemoje tiek pat sumažėja sistemos tūris, o reagentų koncentracija tūrio vienete didėja taip pat. Mažėjant slėgiui, sistemos tūris didėja, o koncentracija tūrio vienete atitinkamai mažėja.

   Pavyzdžiai ir problemų sprendimai.

   1 pavyzdys.

   Kurios reakcijos greitis yra didesnis, jei per laiko vienetą tūrio vienetui po pirmosios reakcijos susidarė 9 g vandens garų, o dėl antrosios reakcijos – 3,65 g vandenilio chlorido?

   Reakcijos greitis matuojamas medžiagos molių skaičiumi, susidariusiu tūrio vienete per laiko vienetą. Vandens molinė masė vandenilio chlorido molinė masė tada pirmosios reakcijos greitis,

   Molis/l×s,

   ir antrosios reakcijos greitis

   valios mol/l.

   Vandens garų susidarymo greitis yra didesnis, nes vandens garų susidarymo molių skaičius yra didesnis nei vandenilio chlorido susidarymo molių skaičius.

   2 pavyzdys.

   Reakcija tarp medžiagų A ir B išreiškiama lygtimi: A+2B®C. Pradinė medžiagos A koncentracija yra 0,3 mol/l, o medžiagos B - 0,5 mol/l. Greičio konstanta yra 0,4. Nustatykite reakcijos greitį po kurio laiko, kai medžiagos A koncentracija sumažėja 0,1 mol/l.

   Medžiagos A koncentracija sumažėjo 0,1 mol/l. Todėl, remiantis reakcijos lygtimi, medžiagos B koncentracija sumažėjo 0,2 mol/l, nes prieš medžiagą B yra nustatytas koeficientas 2. Tada medžiagos A koncentracija po kurio laiko taps lygi 0,3-0,1 = 0,2 mol. / l, o koncentracija B yra 0,5-0,2 = 0,3 mol/l.

   Nustatykite reakcijos greitį:

   Molis/l×s

   3 pavyzdys.

   Kaip pasikeis reakcijos greitis, jei NO koncentracija padidės 3 kartus? Pagal masės veiksmo dėsnį rašome reakcijos greičio išraišką:

   .

   Kai NO koncentracija padidėja 3 kartus, reakcijos greitis bus toks:

   
   
   

   

   Reakcijos greitis padidės 9 kartus.

   4 pavyzdys.

   Nustatykite, kaip pasikeis reakcijos greitis jei padidinsite slėgį sistemoje 2 kartus.

   Padidėjus slėgiui sistemoje 2 kartus, sistemos tūris sumažės 2 kartus, o reaguojančių medžiagų koncentracijos padidės 2 kartus.

   Pagal masės veikimo dėsnį rašome pradinį reakcijos greitį ir 2 kartus padidėjus slėgiui:

   , .

   Reakcijos greitis padidės 8 kartus.

   5 pavyzdys.

   Apskaičiuokite pradines medžiagų A ir B koncentracijas sistemoje A+3B=2C, jei medžiagų A pusiausvyros koncentracijos 0,1 mol/l, B medžiagų 0,2 mol/l, medžiagų C 0,7 mol/l.

   Reakcijai sunaudotos medžiagos A koncentraciją randame sudarydami proporciją pagal reakcijos lygtį:

   2 mol/l C, gaunama iš 1 mol/l A,

   0,7 mol/l C ®x mol/l × A.

   mol/l A.

   Todėl pradinė medžiagos A koncentracija yra:

   

   0,1 + 0,35 = 0,45 mol/l.

   Raskite reakcijos metu sunaudotos medžiagos B koncentraciją.

   Proporciją sudarome pagal reakcijos lygtį:

   2 mol/l C gaunama iš 3 mol/l B

   0,7 mol/l C ® x mol/l B

   x=mol/l A.

   Tada pradinė medžiagos B koncentracija yra:

   

   mol/l.

   6 pavyzdys.

   Esant 40 0 ​​C temperatūrai, susidaro 0,5 mol/l medžiagos A, padidinus temperatūrą iki 80 0 C? Reakcijos temperatūros koeficientas yra 2.

   Naudodami Van't Hoff taisyklę, užrašome reakcijos greičio 80 0 C temperatūroje išraišką:

   .

   Pakeitę šias problemas į lygtį, gauname:

   80 0 C temperatūroje susidaro 8 mol/l medžiagos A.

   7 pavyzdys.

   Apskaičiuokite reakcijos, kurios aktyvavimo energija yra 191 kJ/mol, greičio konstantos pokytį, kai temperatūra pakyla nuo 330 iki 400 K.

   Parašykime problemos sąlygos Arrhenius lygtį:

   

   kur R yra universali dujų konstanta, lygi 8,32 J/k(K×mol).

   

   kur greičio konstantos pokytis bus:

   Testo užduotys

   61. Cheminės reakcijos greitis

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

   esant reagentų koncentracijoms =0,3 mol/l ir =0,15 mol/l buvo 1,2·10-3 mol/(l·s). Raskite reakcijos greičio konstantos reikšmę.

   62. Kiek laipsnių reikia padidinti sistemos temperatūrą, kad reakcijos greitis joje padidėtų 30 kartų (=2,5)?

   63. Kiek kartų reikia padidinti anglies monoksido koncentraciją sistemoje?

   2CO = CO2+ C,

   kad reakcijos greitis padidėtų 4 kartus?

   64. Kiek kartų reikia padidinti slėgį, kad NO2 susidarymo reakcijos greitis pagal reakciją

   padidėjo 1000 kartų?

   65. Reakcija vyksta pagal lygtį

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

   Pradinių medžiagų koncentracijos prieš prasidedant reakcijai buvo: =0,4 mol/l; =0,3 mol/l. Kiek kartų pasikeis reakcijos greitis, palyginti su pradiniu tuo momentu, kai pusė azoto oksido turės laiko sureaguoti?

   66. Kiek kartų padidės cheminės reakcijos greičio konstanta, kai temperatūra padidės 40, jei =3,2?

   67. Pagal lygtį parašykite homogeninėje sistemoje vykstančios cheminės reakcijos greičio išraišką

   ir nustatyti, kiek kartų šios reakcijos greitis padidės, jei:

   a) koncentracija A sumažės 2 kartus;

   b) koncentracija A padidės 2 kartus;

   c) koncentracija B padidės 2 kartus;

   d) abiejų medžiagų koncentracija padidės 2 kartus.

   68. Kiek kartų reikia padidinti vandenilio koncentraciją sistemoje?

   N2 + 3H2 = 2NH3,

   kad reakcijos greitis padidėtų 100 kartų?

   69. Apskaičiuokite reakcijos greičio temperatūros koeficientą, jei jos greičio konstanta 100 C temperatūroje yra 0,0006, o esant 150 C – 0,072.

   70. Reakcija tarp azoto oksido (II) ir chloro vyksta pagal lygtį

   2NO + Cl2= 2NOCl.

   Kaip keičiasi reakcijos greitis didėjant:

   a) azoto oksido koncentracija 2 kartus didesnė;

   b) chloro koncentracija 2 kartus;

   c) abiejų medžiagų koncentracijos yra 2 kartus didesnės?

   CHEMINĖ PUSIAUSVYRA

   Problemų sprendimo pavyzdžiai

   Cheminė pusiausvyra – tai sistemos būsena, kurioje tiesioginių ir atvirkštinių cheminių reakcijų greičiai yra vienodi, o reaguojančių medžiagų koncentracijos laikui bėgant nekinta.

   Kiekybinė cheminės pusiausvyros charakteristika yra pusiausvyros konstanta. Pusiausvyros konstanta esant pastoviai temperatūrai yra lygi reakcijos produktų pusiausvyros koncentracijų sandaugai ir pradinių medžiagų pusiausvyros koncentracijų sandaugai, paimtam jų stechiometrinių koeficientų laipsniais, ir yra pastovi reikšmė.

   Apskritai homogeninei reakcijai mA+ nB« pC+qD

   pusiausvyros konstanta yra:

   Šią lygtį išreiškiame grįžtamosios reakcijos masės veikimo dėsniu.

   Pasikeitus išorinėms sąlygoms, įvyksta cheminės pusiausvyros poslinkis, kuris išreiškiamas pradinių medžiagų ir reakcijos produktų pusiausvyros koncentracijų pasikeitimu. Pusiausvyros poslinkio kryptis nustatoma pagal Le Chatelier principą: jei pusiausvyros sistemai daromas išorinis poveikis, tai pusiausvyra pasislenka ta kryptimi, kuri silpnina išorinį poveikį.

   Cheminė pusiausvyra gali būti pakeista reaguojančių medžiagų koncentracijos, temperatūros ir slėgio pokyčių įtaka.

   Didėjant pradinių medžiagų koncentracijai, pusiausvyra pagal Le Chatelier principą pasislinks į reakcijos produktus, o didėjant produktų koncentracijoms – link pradinių medžiagų.

   Temperatūrai kintant (didėjant), pusiausvyra pasislenka link endoterminės reakcijos (D H > 0), kuri vyksta sugeriant šilumą, t.y. priekinės reakcijos greitis didėja ir pusiausvyra pasislenka reakcijos produktų link. Vykstant egzoterminei reakcijai (DH > 0), kylant temperatūrai, didės atvirkštinės reakcijos greitis, kuris užtikrins šilumos įsisavinimą, o pusiausvyra pasislinks pradinių medžiagų link.

   Jei reakcijoje dalyvauja dujinės būsenos medžiagos, cheminė pusiausvyra gali būti pakeista keičiant slėgį. Slėgio padidėjimas prilygsta reaguojančių medžiagų koncentracijos padidėjimui. Didėjant slėgiui, pusiausvyra pasislenka link reakcijos su mažiau molių dujinių medžiagų, o slėgiui mažėjant – link reakcijos su didesniu dujinių medžiagų molių skaičiumi.

   1 pavyzdys.

   Apskaičiuokite pradines medžiagų A ir B koncentracijas homogeninėje sistemoje A + 3B «2C, jei pusiausvyrinės koncentracijos A = 0,1 mol/l, B = 0,2 mol/l, C = 0,7 mol/l.

   Yra žinoma, kad pradinė medžiagos koncentracija yra lygi pusiausvyrinės koncentracijos ir reakcijai sunaudotos koncentracijos sumai, t.y. sureagavo:

   Norėdami jį rasti, turite žinoti, kiek medžiagos A sureagavo.

   Skaičiuojame sudarydami proporciją pagal reakcijos lygtį:

   2mol/l C gaunama iš 1 mol/l A

   0,7 mol/l C ––––––––x mol/l A,

   x= (0,7×1)/2= 0,35 mol/l

   

   Apskaičiuojame pradinę medžiagos B koncentraciją:

   

   Norėdami jį rasti, sukurkime proporciją:

   2 mol/l C gaunama iš 3 mol/l B

   0,7 mol/l C –––––––––––––x mol/l B

   x = (0,7 × 3) / 2 = 1,05 mol/l

   Tada pradinė koncentracija B yra:

   2 pavyzdys.

   Apskaičiuokite pusiausvyrines medžiagų koncentracijas sistemoje A + B "C + D", jei pradinės medžiagų koncentracijos yra: A = 1 mol/l, B = 5 mol/l. Pusiausvyros konstanta yra 1.

   Tarkime, kad iki medžiagos A pusiausvyros momento sureagavo x moliai. Remiantis reakcijos lygtimi, pusiausvyros koncentracijos bus:

   ;

   kadangi pagal reakcijos lygtį medžiagai B užtruko tiek pat reakcijos, kiek sureagavo medžiaga A.

   Pusiausvyros koncentracijų reikšmes pakeičiame pusiausvyros konstanta ir randame x.

   

   Tada:

   

   3 pavyzdys.

   Sistemoje nustatyta pusiausvyra: 2AB+B 2 „2AB; D H > 0.

   Kuria kryptimi pasislinks pusiausvyra mažėjant temperatūrai?

   Ši tiesioginė reakcija yra endoterminė, t.y. eina kartu su šilumos sugėrimu, todėl, temperatūrai sistemoje mažėjant, pusiausvyra pagal Le Chatelier principą pasislinks į kairę, link atvirkštinės reakcijos, kuri yra egzoterminė.

   4 pavyzdys.

   Sistemos A + B «AB pusiausvyra nustatyta esant tokioms medžiagų koncentracijoms: C (A) = C ( B) = C ( AB) = 0,01 mol/l. Apskaičiuokite medžiagų pusiausvyros konstantą ir pradines koncentracijas. 72. Pradinės azoto (II) oksido ir chloro koncentracijos sistemoje

   2NO + Cl2 2NOCl

   yra atitinkamai 0,5 mol/l ir 0,2 mol/l. Apskaičiuokite pusiausvyros konstantą, jei iki pusiausvyros susidarymo sureagavo 20 azoto oksido.

   73. Tam tikroje temperatūroje grįžtamosios cheminės reakcijos reagentų pusiausvyros koncentracijos yra

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

   buvo [A] = 0,04 mol/l, [B] = 0,06 mol/l, [C] = 0,02 mol/l. Apskaičiuokite medžiagų A ir B pusiausvyros konstantą ir pradines koncentracijas.

   74. Esant tam tikrai temperatūrai, pusiausvyros koncentracijos sistemoje

   buvo atitinkamai: = 0,04 mol/l, = 0,06 mol/l,

   0,02 mol/l. Apskaičiuokite pusiausvyros konstantą ir pradinę konstantą

   sieros (IV) oksido ir deguonies koncentracija.

   75. Kai sistema yra pusiausvyroje

   dalyvaujančių medžiagų koncentracijos buvo: = 0,3 mol/l;

   76. = =0,9 mol/l;

   = 0,4 mol/l. Apskaičiuokite, kaip pasikeis pirmyn ir atgal vykstančių reakcijų greitis, jei slėgis padidės 5 kartus. Kokia kryptimi pasislinks pusiausvyra?

   Apskaičiuokite grįžtamosios reakcijos pusiausvyros konstantą

   77. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g),

   jei pusiausvyros koncentracija = 0,04 mol/l, o pradinės medžiagų koncentracijos = 1 mol/l, = 0,8 mol/l.

   Sistemos pusiausvyra

   78. CO + Cl2 COCl2,

   nustatyta esant tokioms reagentų koncentracijoms: [CO] = =[Cl2] = = 0,001 mol/l. Nustatykite pusiausvyros konstantą ir pradines anglies monoksido bei chloro koncentracijas.

   Pradinės anglies monoksido (II) ir vandens garų koncentracijos yra lygios ir siekia 0,03 mol/l. Apskaičiuokite CO, H2O ir H2 pusiausvyros koncentracijas sistemoje

   79. CO + H2O CO2+ H2,

   jei CO2 pusiausvyros koncentracija buvo lygi 0.01 mol/l. Apskaičiuokite pusiausvyros konstantą.

   80. Nustatykite pusiausvyros vandenilio koncentraciją sistemoje

   jei pradinė HJ koncentracija buvo 0,05 mol/l, o pusiausvyros konstanta K = 0,02.

   Sistemos pusiausvyros konstanta

   CO + H2O CO2+ H2

   tam tikroje temperatūroje lygus 1. Apskaičiuokite mišinio procentinę sudėtį esant pusiausvyrai, jei pradinės CO ir H2O koncentracijos yra 1 mol/l. Kad medžiagos reaguotų, jų molekulės turi susidurti. Tikimybė, kad judrioje gatvėje susidurs du žmonės, yra daug didesnė nei apleistoje gatvėje. Tas pats su molekulėmis. Akivaizdu, kad molekulių susidūrimo tikimybė paveiksle kairėje yra didesnė nei dešinėje. Jis tiesiogiai proporcingas reagento molekulių skaičiui tūrio vienete, t.y. reagentų molinės koncentracijos. Tai galima parodyti naudojant modelį. :

   viduryje, XIX a. (1865 – N.N. Beketovas, 1867 – K. Guldbergas, P. Waage’as) pagrindinis cheminės kinetikos postulatas, dar vadinamas masinio veikimo dėsnis Vadinami skaičiai n, m masės veikimo dėsnio išraiškoje reakcijos įsakymai, atitinkamoms medžiagoms. Tai eksperimentiškai nustatyti dydžiai. Rodiklių suma n m .

   paskambino bendra reakcijos tvarka Atkreipkite dėmesį, kad laipsniai esant A ir B koncentracijai bendruoju atveju nelygu stechiometriniams koeficientams reakcijoje! Jie tampa skaičiais lygūs tik tada, kai reakcija vyksta tiksliai taip, kaip parašyta (tokios reakcijos vadinamos paprastas arba

   elementarus reakcijos greičio konstanta . Reakcijos greičio konstantos reikšmė yra pastovi tam tikrai reakcijai tam tikroje temperatūroje.

   *Masių veikimo dėsnis neapima kietųjų medžiagų koncentracijų, nes reakcijos su kietosiomis medžiagomis vyksta jų paviršiuje, kur medžiagos „koncentracija“ yra pastovi.

   C televizorius +O 2 =CO 2 , v=k[C] atitinkamoms medžiagoms. Tai eksperimentiškai nustatyti dydžiai. Rodiklių suma reakcijos įsakymai =k" reakcijos įsakymai ; k"=k[C] atitinkamoms medžiagoms. Tai eksperimentiškai nustatyti dydžiai. Rodiklių suma

   Slėgio įtaka cheminės reakcijos greičiui.

   Slėgis labai įtakoja reakcijų, kuriose dalyvauja dujos, greitį, nes jis tiesiogiai lemia jų koncentracijas.

   Mendelejevo-Clapeyrono lygtyje:

   pV =reakcijos įsakymaiRT

   mes jį perkelsime Vį dešinę pusę ir RT- į kairę ir atsižvelkite į tai reakcijos įsakymai/V = c:

   p/RT = c

   Dujų slėgis ir molinė koncentracija yra tiesiogiai proporcingi. Todėl p/RT galime pakeisti masinio veikimo dėsniu, o ne koncentracija.

   

   Slėgio įtaka cheminės reakcijos greičiui. (Papildoma medžiaga).

   Grandininės reakcijos į savo mechanizmą įtraukti daug nuosekliai pasikartojančių to paties tipo elementarių veiksmų (grandinės).

   Apsvarstykite reakciją:

   H 2 + Cl 2 = 2HCl

   Jį sudaro šie etapai, bendri visoms grandininėms reakcijoms:

   1) Iniciacija , arba grandinės inicijavimas

   Cl 2 = 2Cl

   Chloro molekulės skilimas į atomus (radikalus) vyksta UV spinduliuotės arba kaitinimo metu. Iniciacijos stadijos esmė – aktyvių, reaktyvių dalelių susidarymas.

   2) Grandinės plėtra

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

   Dėl kiekvieno elementaraus grandinės vystymosi veiksmo susidaro naujas chloro radikalas, ir šis etapas teoriškai kartojamas vėl ir vėl, kol reagentai visiškai sunaudojami.

   3) Rekombinacija , arba atvira grandinė

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

   Netoliese esantys radikalai gali rekombinuoti, sudarydami stabilią dalelę (molekulę). Jie atiduoda energijos perteklių „trečiai dalelei“ – pavyzdžiui, indo sienelėms arba priemaišų molekulėms.

   Laikomas grandininė reakcija yra nešakotas , kadangi elementariame grandinės vystymosi akte radikalų skaičius nedidėja . Vandenilio grandininė reakcija su deguonimi yra šakotas , nes didėja radikalų skaičius elementariame grandinės vystymosi akte :

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

   Šakotosios grandininės reakcijos apima daugybę degimo reakcijų Nekontroliuojamas laisvųjų radikalų skaičiaus padidėjimas (tiek dėl grandinės išsišakojimo, tiek dėl nešakotų reakcijų, kai prasideda per greitai) gali sukelti stiprų reakcijos pagreitį ir sprogimą.

   Atrodytų, kuo didesnis slėgis, tuo didesnė radikalų koncentracija ir tuo didesnė sprogimo tikimybė. Tačiau iš tikrųjų vandenilio reakcijai su deguonimi sprogimas galimas tik tam tikrose slėgio srityse: nuo 1 iki 100 mm Hg. ir virš 1000 mm Hg. Tai išplaukia iš reakcijos mechanizmo. Esant žemam slėgiui, dauguma susidariusių radikalų rekombinuojasi ant indo sienelių ir reakcija vyksta lėtai. Kai slėgis pakyla iki 1 mm Hg. radikalai sienas pasiekia rečiau, nes dažniau reaguoja su molekulėmis. Šiose reakcijose radikalai dauginasi ir įvyksta sprogimas. Tačiau esant slėgiui virš 100 mm Hg. medžiagų koncentracijos padidėja tiek, kad dėl trigubų susidūrimų (pavyzdžiui, su vandens molekule) prasideda radikalų rekombinacija, o reakcija vyksta ramiai, be sprogimo (stacionarus srautas). Virš 1000 mm Hg. koncentracijos tampa labai didelės ir net trigubų susidūrimų neužtenka, kad būtų išvengta radikalų plitimo.

   Žinote šakotąją grandininę urano-235 dalijimosi reakciją, kurios metu kiekviename elementariame veiksme pagaunamas 1 neutronas (atlieka radikalo vaidmenį) ir išmetama iki 3 neutronų. Priklausomai nuo sąlygų (pavyzdžiui, nuo neutronų sugertuvų koncentracijos), jis taip pat gali turėti tolygų srautą arba sprogimą. Tai dar vienas koreliacijos tarp cheminių ir branduolinių procesų kinetikos pavyzdys.