Даалгавар 127.
Хэрэв энэ урвалын хурдны температурын коэффициент 2 бол хийн фазын температурыг 60 ° C-аар нэмэгдүүлэхэд үүсэх урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
Шийдэл:
Тиймээс температурыг 600 С 0-ээр нэмэгдүүлэх урвалын хурд нь анхны урвалын хурдаас 64 дахин их байна.
Даалгавар 121.
Хүхэр ба түүний давхар ислийн исэлдэлт дараах тэгшитгэлийн дагуу явагдана.
a) S (k) + O 2 = SO 2 (g); b) 2SO 2 (г) + O 2 = 2SO 3 (g).
Хэрэв систем бүрийн эзэлхүүнийг дөрөв дахин бууруулвал эдгээр урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
Шийдэл:
a) S (k) + O 2 = SO 2 (г)
Хийн урвалд орох бодисын концентрацийг тэмдэглэе: = а, = б. дагуу хууль идэвхтэй масс
Эзлэхүүн өөрчлөгдөхөөс өмнө урагшлах болон урвуу урвалын хурд нь тэнцүү байна:
V pr = k. a; V arr = k. б.
Гетероген системийн эзлэхүүнийг дөрөв дахин бууруулсны дараа концентраци хийн бодисууддөрөв дахин нэмэгдэх болно: = 4а, = 4б.Шинэ концентрацитай үед шууд болон урвуу урвалын хурд тэнцүү байх болно
Үүний үр дүнд систем дэх эзлэхүүнийг бууруулсны дараа шууд болон урвуу урвалын хурд 4 дахин нэмэгдсэн. Системийн тэнцвэрт байдал өөрчлөгдөөгүй.
b) 2SO 2 (г) + O 2 = 2SO 3 (г)
Урвалж буй бодисын концентрацийг тэмдэглэе: = а, = б, = -тай.Массын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу эзлэхүүн өөрчлөгдөхөөс өмнө урагшлах болон урвуу урвалын хурд нь тэнцүү байна.
V pr = ka 2 b; Vo b r = kc 2 .
Нэг төрлийн системийн эзэлхүүнийг 4 дахин бууруулсны дараа урвалд орох бодисын концентраци 4 дахин нэмэгдэнэ: = 4 а, = 4б, = 4 сШинэ концентрацитай үед шууд болон урвуу урвалын хурд тэнцүү байх болно.
Үүний үр дүнд систем дэх эзэлхүүнийг бууруулсны дараа урагшлах урвалын хурд 64 дахин, урвуу урвал 16 дахин нэмэгдсэн. Системийн тэнцвэрт байдал баруун тийш шилжиж, хийн бодис үүсэх бууралт руу шилжсэн.
Нэг төрлийн системийн тэнцвэрийн тогтмолууд
Даалгавар 122.
Нэг төрлийн системийн тэнцвэрийн тогтмолыг илэрхийлэх илэрхийллийг бич.
N 2 + ZN 2 = 2NH 3. Устөрөгчийн концентрацийг 3 дахин нэмэгдүүлбэл аммиак үүсэх шууд урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
Шийдэл:
Урвалын тэгшитгэл:
N 2 + ZN 2 = 2NH 3
Энэ урвалын тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийлэл нь дараах хэлбэртэй байна.
Хийн урвалд орох бодисын концентрацийг тэмдэглэе: = а, = б. Массын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу устөрөгчийн концентрацийг нэмэгдүүлэхээс өмнөх шууд урвалын хурд нь: V pr = kab 3-тай тэнцүү байна. Устөрөгчийн концентрацийг гурав дахин их хэмжээгээр нэмэгдүүлсний дараа эхлэх материалтэнцүү байх болно: = а, = 3б. Шинэ концентрацитай үед шууд урвалын хурд дараах байдалтай тэнцүү байна.
Үүний үр дүнд устөрөгчийн концентрацийг 3 дахин нэмэгдүүлсний дараа урвалын хурд 27 дахин нэмэгдсэн. Ле Шательегийн зарчмын дагуу тэнцвэрт байдал нь устөрөгчийн концентрацийг бууруулах чиглэлд, өөрөөр хэлбэл баруун тийш шилжсэн.
З даалгавар 123.
Хариу үйлдэл ирж байна N 2 + O 2 = 2NO тэгшитгэлийн дагуу. Урвал эхлэхээс өмнөх бодисын концентраци нь = 0.049 моль/л, = 0.01 моль/л байв. = 0.005 моль/л байхад эдгээр бодисын концентрацийг тооцоол. Хариулт: 0.0465 моль/л;
Шийдэл:
= 0.0075 моль/л.
Урвалын тэгшитгэл нь:
Урвалын тэгшитгэлээс харахад 2 моль NO үүсэхэд 1 моль N2 ба O2 шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл NO үүсэхийн тулд N2 ба O2-ийн хоёр дахин их хэмжээгээр шаардлагатай болно. Дээр дурдсан зүйлс дээр үндэслэн 0.005 моль NO үүсэхэд 0.0025 моль N 2 ба O 2 шаардлагатай гэж үзэж болно. Дараа нь эхлэлийн бодисын эцсийн концентраци дараах байдалтай тэнцүү байна.
Финал = ref. – 0,0025 = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 моль/л;
хязгаарлагдмал = реф. - 0.0025 = 0.01 – 0.0025 = 0.0075 моль/л.Хариулт:
хязгаарлагдмал = 0.0465 моль/л; хязгаарлагдмал = 0.0075 моль/л.
Даалгавар 124.
Шийдэл:
= 0.0075 моль/л.
Урвал N 2 + ZH 2 = 2NH 3 тэгшитгэлийн дагуу явагдана. Оролцох бодисын концентраци (моль/л): = 0.80;
= 1.5; = 0.10. Устөрөгч ба аммиакийн концентрацийг тооцоолно уу = 0.5 моль/л. Хариулт: = 0.70 моль/л; [H 2) = 0.60 моль/л. N2 + ZH2 = 2NH3 . Тэгшитгэлээс харахад 1 моль N 2-аас 2 моль NH 3 үүсч, 3 моль H 2 зарцуулагдана. Ийнхүү урвалд тодорхой хэмжээний азот оролцсоноор хоёр дахин их хэмжээний азот үүсдэг.
илүү
аммиак ба гурав дахин их устөрөгчтэй урвалд орно. Урвалд орсон азотын хэмжээг тооцоолъё: 0.80 - 0.50 = 0.30 моль. Үүссэн аммиакийн хэмжээг тооцоолъё: 0.3
2 = 0.6 моль. Урвалжсан устөрөгчийн хэмжээг тооцоолъё: 0.3. 3 = 0.9 моль. Одоо урвалжуудын эцсийн концентрацийг тооцоолъё.
хязгаарлагдмал = реф. - 0.0025 = 0.01 – 0.0025 = 0.0075 моль/л.хязгаарлагдмал = 0.10 + 0.60 = 0.70 моль;
[H 2] эцсийн = 1.5 - 0.90 = 0.60 моль;
хязгаарлагдмал = 0.80 - 0.50 = 0.30 моль.
= 0.70 моль/л; [H 2) = 0.60 моль/л.
Урвалын хурд, температурын коэффициент Даалгавар 125.урвал ба түүний хурд = 0.03 моль/л. Хариулт: 3.2 .
10 -4 , 1,92 .
10 -4
Шийдэл:
= 0.0075 моль/л.
H 2 + I 2 = 2HI
Урвалж буй бодисын анхны концентрацид массын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу урвалын хурд нь эхлэх бодисын концентрацийг тэмдэглэхэд тэнцүү байх болно: [H 2 ] = а, = б.
V pr = k ab = 0,16 . 0,04 . 0,05 = 3,2 . 10 -4 .
Хэрэв түүний концентраци өөрчлөгдөж, 0.03 моль/л болсон бол урвалд орсон устөрөгчийн хэмжээг тооцоолбол: 0.04 - 0.03 = 0.01 моль. Урвалын тэгшитгэлээс харахад устөрөгч ба иод нь бие биетэйгээ 1: 1 харьцаатай урвалд ордог бөгөөд энэ нь 0.01 моль иод мөн урвалд орсон гэсэн үг юм. Тиймээс иодын эцсийн концентраци нь: 0.05 -0.01 = 0.04 моль. Шинэ концентрацитай үед шууд урвалын хурд дараах байдалтай тэнцүү байна.
Хариулт: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4 .
Даалгавар 126.
Температурыг 120-аас 80 хэм хүртэл бууруулбал хийн фаз дахь урвалын хурд хэдэн удаа буурахыг тооцоол. Температурын коэффициентурвалын хурд Z.
Шийдэл:
Хурдны хамаарал химийн урвалТемпературыг Вант Хоффын эмпирик дүрмээр дараах томъёогоор тодорхойлно.
Тиймээс урвалын хурд; 800 С 0 температурт 1200 С 0 температурт урвалын хурд 81 дахин бага байна.
Химийн урвалын хурд- урвалын орон зайн нэгжид нэг урвалд орж буй бодисын аль нэгийн хэмжээг өөрчлөх.
Химийн урвалын хурдад дараах хүчин зүйлс нөлөөлдөг.
- урвалд орж буй бодисын шинж чанар;
- урвалд орох бодисын концентраци;
- урвалд орох бодисын контакт гадаргуу (гетероген урвалд);
- температур;
- катализаторын үйлдэл.
Идэвхтэй мөргөлдөөний онолхимийн урвалын хурдад тодорхой хүчин зүйлсийн нөлөөг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог. Энэ онолын үндсэн заалтууд:
- Тодорхой энергитэй урвалжуудын хэсгүүд мөргөлдөх үед урвал үүсдэг.
- Урвалжийн тоосонцор их байх тусам бие биедээ ойртох тусам илүү их боломжТэд мөргөлдөж, хариу үйлдэл үзүүлэх ёстой.
- Зөвхөн үр дүнтэй мөргөлдөөн нь хариу үйлдэл хийхэд хүргэдэг, i.e. "хуучин холболтууд" устаж, суларч, улмаар "шинэ" холболтууд үүсч болно. Үүний тулд бөөмс хангалттай энергитэй байх ёстой.
- Урвалж буй хэсгүүдийн үр дүнтэй мөргөлдөхөд шаардагдах хамгийн бага илүүдэл энергийг нэрлэдэг идэвхжүүлэх энерги Ea.
- Үйл ажиллагаа химийн бодистэдгээртэй холбоотой урвалын идэвхижилт багатай энергиэр илэрдэг. Идэвхжүүлэх энерги бага байх тусам урвалын хурд өндөр болно.Жишээлбэл, катион ба анионуудын хоорондох урвалын үед идэвхжүүлэх энерги маш бага байдаг тул ийм урвал бараг тэр даруй тохиолддог.
Урвалж буй бодисын концентрацийн урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө
Урвалж буй бодисын концентраци нэмэгдэх тусам урвалын хурд нэмэгддэг. Урвал явагдахын тулд хоёр химийн бөөмс нийлэх ёстой тул урвалын хурд нь тэдгээрийн хоорондох мөргөлдөөний тооноос хамаарна. Өгөгдсөн эзэлхүүн дэх тоосонцоруудын тоо нэмэгдэх нь илүү олон удаа мөргөлдөх, урвалын хурд нэмэгдэхэд хүргэдэг.
Хийн үе шатанд үүсэх урвалын хурд нэмэгдэх нь даралт ихсэх эсвэл хольцын эзэлхүүн багасах болно.
1867 онд туршилтын мэдээлэлд үндэслэн Норвегийн эрдэмтэд К.Гулдберг, П.Вааж нар, тэднээс хамааралгүйгээр 1865 онд Оросын эрдэмтэн Н.И. Бекетов химийн кинетикийн үндсэн хуулийг томъёолж, тогтоожээ урвалын хурд нь урвалд орох бодисын концентрацаас хамаарал -
Массын үйл ажиллагааны хууль (LMA):
Химийн урвалын хурд нь урвалын тэгшитгэл дэх коэффициентүүдтэй тэнцүү хэмжээгээр авсан урвалж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна. ("үр дүнтэй масс" гэдэг нь ижил утгатай орчин үеийн үзэл баримтлал"төвлөрөл")
aA +bB =cС +dD,Хаана к- урвалын хурдны тогтмол
ZDM нь зөвхөн нэг үе шатанд явагддаг энгийн химийн урвалуудад хийгддэг. Хэрэв урвал хэд хэдэн үе шаттайгаар дараалан явагддаг бол бүх үйл явцын нийт хурдыг түүний хамгийн удаан хэсэгээр тодорхойлно.
Хурдны илэрхийлэл янз бүрийн төрөлурвалууд
ZDM-д хамаарна нэгэн төрлийн урвалууд. Хэрэв урвал нь гетероген байвал (урвалжууд өөр өөр байдаг нэгтгэх төлөвүүд), дараа нь ZDM тэгшитгэлд зөвхөн шингэн эсвэл зөвхөн хийн урвалжууд багтаж, хатуу урвалжуудыг оруулаагүй бөгөөд зөвхөн хурдны тогтмол k-д нөлөөлдөг.
Урвалын молекул чанарнь анхан шатны ажилд оролцох молекулуудын хамгийн бага тоо юм химийн процесс. Молекулын шинж чанарт үндэслэн химийн элементийн урвалыг молекул (A →) ба бимолекул (A + B →) гэж хуваадаг; тримолекулын урвал маш ховор тохиолддог.
Гетероген урвалын хурд
- -аас хамаарна бодис хоорондын контактын гадаргуугийн талбай, өөрөөр хэлбэл бодисыг нунтаглах зэрэг болон урвалжийг холих бүрэн байдлын талаар.
- Жишээ нь мод шатаах явдал юм. Бүхэл бүтэн дүнз нь агаарт харьцангуй удаан шатдаг. Хэрэв та мод ба агаар хоёрын хоорондох гадаргууг нэмэгдүүлж, модыг чипс болгон хуваах юм бол шатаах хурд нэмэгдэх болно.
- Пирофор төмрийг шүүлтүүрийн цаасан дээр хийнэ. Намрын үеэр төмрийн тоосонцор халуун болж, цаасыг галд автуулдаг.
Температурын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө
19-р зуунд Голландын эрдэмтэн Вант Хофф туршилтаар температур 10 хэмээр нэмэгдэхэд олон урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг болохыг тогтоожээ.
Вант Хоффын дүрэм
Температурын 10 ◦ С нэмэгдэх тутам урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг.
Энд γ ( грек үсэг"гамма") - температурын коэффициент буюу Вант Хофф гэж нэрлэгддэг коэффициент нь 2-оос 4 хүртэлх утгыг авна.
Тодорхой урвал бүрийн хувьд температурын коэффициентийг туршилтаар тодорхойлно. Энэ нь температурыг 10 градусаар өсгөхөд өгөгдсөн химийн урвалын хурд (мөн түүний хурдны тогтмол) яг хэд дахин нэмэгдэж байгааг харуулдаг.
Вант Хоффын дүрмийг температурын өсөлт эсвэл буурах үед урвалын хурдны тогтмол дахь өөрчлөлтийг ойролцоогоор тооцоолоход ашигладаг. Илүү яг харьцааШведийн химич Сванте Аррениус хурдны тогтмол ба температурын хооронд дараахь зүйлийг тогтоожээ.
Яаж илүү E тодорхой хариу үйлдэл, тиймээс бага(өгөгдсөн температурт) энэ урвалын хурдны тогтмол k (ба хурд) болно. T-ийн өсөлт нь хурдны тогтмол өсөлтөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь температурын өсөлт нь Ea идэвхжүүлэх саадыг даван туулах чадвартай "эрч хүчтэй" молекулуудын тоо огцом нэмэгдэхэд хүргэдэгтэй холбоотой юм.
Катализаторын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө
Та урвалын механизмыг өөрчилдөг тусгай бодисуудыг ашиглан урвалын хурдыг өөрчилж, идэвхжүүлэх энерги багатай эрч хүчтэй илүү таатай замаар чиглүүлж болно.
Катализатор- эдгээр нь химийн урвалд оролцож, түүний хурдыг нэмэгдүүлдэг бодисууд боловч урвалын төгсгөлд тэдгээр нь чанарын болон тоон хувьд өөрчлөгдөөгүй хэвээр үлддэг.
Дарангуйлагчид- химийн урвалыг удаашруулдаг бодисууд.
Химийн урвалын хурд эсвэл түүний чиглэлийг катализатор ашиглан өөрчлөхийг нэрлэдэг катализ .
ТОДОРХОЙЛОЛТ
Химийн кинетик- химийн урвалын хурд, механизмын судалгаа.
Урвалын хурдыг судлах, химийн урвалын хурдад нөлөөлж буй хүчин зүйлсийн талаархи мэдээллийг олж авах, түүнчлэн химийн урвалын механизмыг судлах ажлыг туршилтаар явуулдаг.
ТОДОРХОЙЛОЛТ
Химийн урвалын хурд- системийн тогтмол эзэлхүүнтэй үед нэгж хугацаанд урвалд орж буй бодис эсвэл урвалын бүтээгдэхүүний аль нэгний концентрацийн өөрчлөлт.
Хурд нь нэгэн төрлийн ба гетероген урвалуудөөрөөр тодорхойлогддог.
Химийн урвалын хурдны хэмжүүрийн тодорхойлолтыг бичиж болно математик хэлбэр. Нэг төрлийн систем дэх химийн урвалын хурд, n B нь урвалын үр дүнд үүссэн аливаа бодисын молийн тоо, V нь системийн эзэлхүүн, цаг хугацаа. Дараа нь хязгаарт:
Энэ тэгшитгэлийг хялбаршуулж болно - бодисын хэмжээг эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа нь n B / V = c B бодисын молийн концентраци бөгөөд үүнээс dn B / V = dc B ба эцэст нь:
Практикт нэг буюу хэд хэдэн бодисын концентрацийг тодорхой хугацааны интервалаар хэмждэг. Эхлэх бодисын концентраци нь цаг хугацааны явцад буурч, бүтээгдэхүүний концентраци нэмэгддэг (Зураг 1).
Цагаан будаа. 1. Эхлэх бодис (а) ба урвалын бүтээгдэхүүн (б)-ийн концентрацийн цаг хугацааны өөрчлөлт
Химийн урвалын хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд
Химийн урвалын хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь: урвалд орох бодисын шинж чанар, тэдгээрийн концентраци, температур, систем дэх катализаторын байдал, даралт ба эзэлхүүн (хийн үе шатанд).
Химийн урвалын хурдад концентрацийн нөлөөлөл нь химийн кинетикийн үндсэн хууль - массын үйл ажиллагааны хууль (LMA) -тай холбоотой байдаг: химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна. тэдгээрийн стехиометрийн коэффициентүүдийн хүчин чадалд. ZDM нь гетероген систем дэх хатуу фаз дахь бодисын концентрацийг харгалздаггүй.
Урвалын хувьд mA +nB = pC +qD математик илэрхийлэл DMA бичигдсэн болно:
K × C A m × C B n
K × [A] m × [B] n,
Энд k нь химийн урвалын хурдны тогтмол хэмжээ бөгөөд энэ нь 1 моль/л-ийн урвалд орох бодисын концентрацитай химийн урвалын хурд юм. Химийн урвалын хурдаас ялгаатай нь k нь урвалж буй бодисын концентрацаас хамаардаггүй. K өндөр байх тусам урвал хурдан явагдана.
Химийн урвалын хурд температураас хамаарах хамаарлыг Вант Хоффын дүрмээр тодорхойлно. Вант Хоффын дүрэм: Температурын арван градусаар нэмэгдэх тусам ихэнх химийн урвалын хурд ойролцоогоор 2-4 дахин нэмэгддэг. Математик илэрхийлэл:
(T 2) = (T 1) × (T2-T1)/10,
Температур 10 хэмээр нэмэгдэхэд урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэж байгааг харуулсан van't Hoff температурын коэффициент хаана байна.
Молекул ба урвалын дараалал
Урвалын молекул чанарыг нэгэн зэрэг харилцан үйлчилдэг (энгийн үйлдэлд оролцдог) молекулуудын хамгийн бага тоогоор тодорхойлно. Үүнд:
- мономолекулын урвал (жишээ нь задралын урвал)
N 2 O 5 = 2NO 2 + 1/2O 2
K × C, -dC/dt = kC
Гэсэн хэдий ч энэ тэгшитгэлийг дагаж мөрддөг бүх урвал нь мономолекул биш юм.
- бимолекул
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH = CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
K × C 1 × C 2 , -dC/dt = k × C 1 × C 2
- тримолекуляр (маш ховор).
Урвалын молекул чанар нь түүний жинхэнэ механизмаар тодорхойлогддог. Урвалын тэгшитгэлийг бичих замаар түүний молекулыг тодорхойлох боломжгүй юм.
Урвалын дарааллыг төрлөөр нь тодорхойлно кинетик тэгшитгэлурвалууд. Тэр нийлбэртэй тэнцүү байнаЭнэ тэгшитгэл дэх концентрацийн зэрэглэлийн үзүүлэлтүүд. Жишээ нь:
CaCO 3 = CaO + CO 2
K × C 1 2 × C 2 - гурав дахь дараалал
Урвалын дараалал нь бутархай байж болно. Энэ тохиолдолд туршилтаар тодорхойлно. Хэрэв урвал нэг үе шатанд явагддаг бол урвалын дараалал ба түүний молекул чанар нь давхцдаг бол хэд хэдэн үе шаттай бол дарааллыг хамгийн удаан үе шатаар тодорхойлж, энэ урвалын молекултай тэнцүү байна.
Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ
ЖИШЭЭ 1
| Дасгал хийх | Урвал 2A + B = 4C тэгшитгэлийн дагуу явагдана. А бодисын анхны концентраци 0.15 моль/л, 20 секундын дараа 0.12 моль/л байна. Урвалын дундаж хурдыг тооцоол. |
| Шийдэл | Тооцоолох томъёогоо бичье дундаж хурдхимийн урвал: Химийн урвалын хурд Химийн урвалын хурд, механизмыг судалдаг химийн салбарыг химийн кинетик гэдэг. Химийн урвалын хурд гэдэг нь урвалын орон зайн нэгж цаг хугацааны харилцан үйлчлэлийн энгийн үйл ажиллагааны тоо юм. Энэ тодорхойлолт нь нэгэн төрлийн болон гетероген процессуудад хүчинтэй. Эхний тохиолдолд урвалын орон зай нь урвалын савны эзэлхүүн, хоёрдугаарт, урвал явагдах гадаргуу юм. Учир нь харилцан үйлчлэл нь нэгж хугацаанд урвалж эсвэл урвалын бүтээгдэхүүний концентрацийг өөрчилдөг. Энэ тохиолдолд урвалд оролцож буй бүх бодисын концентрацийн өөрчлөлтийг хянах шаардлагагүй, учир нь түүний стехиометрийн тэгшитгэл нь урвалд орох бодисын концентрацийн хоорондын хамаарлыг тогтоодог. Урвалж буй бодисын концентрацийг ихэвчлэн 1 литр (моль / л) дахь молийн тоогоор илэрхийлдэг. Химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын шинж чанар, концентраци, температур, бодисын контактын гадаргуугийн хэмжээ, катализатор байгаа эсэх болон бусад зэргээс хамаарна. , мөн мономолекулын урвалын тухай ярих; анхан шатны үйлдэлд хоёр мөргөлдөх үед өөр өөр молекулууд, хамаарал нь дараах хэлбэртэй байна: u - k[A][B], мөн тэд хоёр молекулын урвалын тухай ярьдаг; Гурван молекулын мөргөлдөөн нь энгийн үйлдэл хийхэд хурд нь концентрацаас хамаарах нь үнэн юм: v - k[A] [B] [C] бөгөөд тэдгээр нь тримолекулын урвалын тухай ярьдаг. Шинжилсэн бүх хамааралд: v - урвалын хурд; [A], [B], [C] - урвалд орох бодисын концентраци; k - пропорциональ байдлын коэффициент; урвалын хурдны тогтмол гэж нэрлэдэг. v = k, урвалд орох бодис эсвэл тэдгээрийн бүтээгдэхүүний концентраци нь нэгдмэл хэмжээтэй тэнцүү байх үед. Хурдны тогтмол нь урвалд орох бодисын шинж чанар, температураас хамаарна. Хурдны хамаарал энгийн хариу үйлдэл(өөрөөр хэлбэл нэг элементийн үйлдлээр явагдах урвалууд) концентрацийн тухай К.Гулдберг, П.Вайж нарын 1867 онд тогтоосон массын үйл ажиллагааны хуулиар тодорхойлогддог: химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна. бодисыг стехиометрийн коэффициентийн хэмжээнд хүртэл нэмэгдүүлсэн. Жишээлбэл, 2NO + 02 = 2N02 урвалын хувьд; v - k2 ба гурав дахин өснө Ол: Шийдэл: 1) Урвалын тэгшитгэлийг бич: 2СО + 02 = 2С02. Массын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу v - k[C0]2. 2) [CO] = a гэж тэмдэглэе; = b, тэгвэл: v = k a2 b. 3) Эхлэх бодисын концентраци 3 дахин нэмэгдэхэд бид дараахийг олж авна: [CO] = 3a, a = 3b. 4) u1 урвалын хурдыг тооцоол: - k9a23b - k27a% a бол k27 D2b 27 v k a2b Хариу: 27 удаа. Жишээ 3. Хэрэв урвалын хурдны температурын коэффициент 3 бол температур 40 ° C-аар нэмэгдэхэд химийн урвалын хурд хэдэн удаа нэмэгдэх вэ? Өгөгдсөн: = 40 °C Ү - 3 Олно: 2 Шийдэл: 1) Вант Хоффын дүрмийн дагуу: h-U vt2 = vh y 10, 40 and, - vt > 3 10 - vt -81. 2 1 1 Хариулт: 81 удаа. a Жишээ 4 А ба В бодисын хоорондох урвал 2А + В * "С схемийн дагуу явагдана. А бодисын концентраци 10 моль/л, В бодис 6 моль/л байна. Урвалын хурдны тогтмол нь 0.8 л2 4 моль"2 сек"1 байна. Химийн урвалын хурдыг тооцоол эхлэх мөч, түүнчлэн урвалын хольцод В бодисын 60% үлдэх агшинд Өгөгдсөн: k - 0.8 л2 моль"2 сек"1 [А] = 10 моль/л [В] = 6 моль/л: ". эхлэл ! ^ Шийдэл: 1) Анхны агшин дахь урвалын хурдыг ол: v - k[A]2 [B], r> = 0.8 102 b - 480 моль - л сек"1. эхлэл 2) Хэсэг хугацааны дараа В бодисын 60% нь урвалын хольцод үлдэх болно. Иймээс [B]: 6 - 3.6 = 2.4 моль/л. 3) Урвалын тэгшитгэлээс харахад А ба В бодисууд хоорондоо 2:1 харьцаатай харилцан үйлчилдэг тул [A] нь 4.8 моль/л-ээр буурч, дараах байдалтай тэнцүү болсон: [A] = 10 - 4.8 = 5.2 моль. /л. 4) Тооцоолох: d) = 0.8 * 5.22 3.6 = 77.9 моль л "1 * сек"1. Хариулт: g>эхлэх ~ 480 моль л сек"1, g/ = 77,9 моль л-1 сек"1. Жишээ 5 30 ° C-ийн температурт урвал 2 минутын дотор явагдана. Хэрэв энэ температурын мужид урвалын хурдны температурын коэффициент 2 байвал энэ урвал 60 ° C температурт дуусахад хэр хугацаа шаардагдах вэ? Өгөгдсөн: t1 = 30 ° C t2 = 60 ° C 7 = 2 t = 2 мин = 120 сек Олно: h Шийдэл: 1) Вант Хоффын дүрмийн дагуу: vt - = y 1 vt - = 23 = 8 Vt 2) Урвалын хурд нь урвалын хугацаатай урвуу хамааралтай тул: Хариу: t = 15 сек. Бие даан шийдвэрлэх асуулт, даалгавар 1. Урвалын хурдыг тодорхойлно уу. Өөр өөр хурдаар явагддаг урвалын жишээг өг. 2. Системийн тогтмол эзэлхүүн дээр явагдах химийн урвалын үнэн хурдыг илэрхийлэх илэрхийллийг дараах байдлаар бичнэ: dC v = ±--. d t Ямар тохиолдолд эерэг байх шаардлагатай, аль тохиолдолд - сөрөг шинж тэмдэгилэрхийллийн баруун талд. 3. Химийн урвалын хурд ямар хүчин зүйлээс хамаардаг вэ? 4. Идэвхжүүлэх энерги гэж юу вэ? Химийн урвалын хурдад ямар хүчин зүйл нөлөөлдөг вэ? 5. Температур нэмэгдэхийн хэрээр урвалын хурд хүчтэй нэмэгдэж байгааг юу гэж тайлбарладаг вэ? 6. Химийн кинетикийн үндсэн хууль - массын үйл ажиллагааны хуулийг тодорхойл. Үүнийг хэн, хэзээ боловсруулсан бэ? 7. Химийн урвалын хурдны тогтмолыг юу гэж нэрлэдэг ба ямар хүчин зүйлээс хамаардаг вэ? 8. Катализатор гэж юу вэ, химийн урвалын хурдад хэрхэн нөлөөлдөг вэ? 9. Дарангуйлагч хэрэглэх үйл явцын жишээг өг. 10. Промоутер гэж юу вэ, хаана хэрэглэдэг вэ? 11. Ямар бодисыг “гэж нэрлэдэг вэ? катализаторын хор"? Ийм бодисын жишээг өг. 12. Нэг төрлийн ба гетероген катализ гэж юу вэ? хийн хольц 2 удаа? 14. Температур 100С-аар нэмэгдэхэд урвалын хурд 2 дахин нэмэгдэх нь мэдэгдэж байгаа бол температур 100С-аас 400С хүртэл нэмэгдэхэд химийн урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэх вэ? 15. Температурын 10°С тутамд A + B = C урвалын хурд 3 дахин нэмэгддэг. Температур 50 ° C-аар нэмэгдэхэд урвалын хурд хэдэн удаа нэмэгдэх вэ? 16. Эхлэх бодисын концентрацийг 4 дахин нэмэгдүүлбэл устөрөгч ба бромын урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэх вэ? 17. Температур 40°С (y = 2)-аар нэмэгдэхэд урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэх вэ? 18. Систем дэх даралтыг хоёр дахин нэмэгдүүлбэл 2NO + 02 ^ 2N02 урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? 19. Урвалын хурд 125 дахин нэмэгдэхийн тулд N2 + 3H2^2NH3 систем дэх устөрөгчийн концентрацийг хэдэн удаа нэмэгдүүлэх вэ? 20. Азотын исэл (II) ба хлорын хоорондох урвал 2NO + C12 2NOC1 тэгшитгэлийн дагуу явагдана; Дараах тохиолдолд урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ: а) азотын ислийн концентраци хоёр дахин нэмэгдэх; б) хлорын агууламж хоёр дахин нэмэгдсэн; в) хоёр бодисын концентраци хоёр дахин нэмэгдсэн үү? . 21. 150 ° C температурт зарим урвал 16 минутын дараа дуусна. Температурын коэффициентийг 2.5-тай тэнцүү авч, 80 хэмд ижил урвал дуусах хугацааг тооцоол. 22. Урвалын хурд 32 дахин нэмэгдэхийн тулд температурыг хэдэн градусаар нэмэгдүүлэх шаардлагатай вэ? Урвалын хурдны температурын коэффициент нь 2. 23. 30 0С-т урвал 3 минутын дотор явагдана. Хэрэв урвалын хурдны температурын коэффициент 3 бол 50 0С-т ижил урвал явагдахад хэр хугацаа шаардагдах вэ. 24. 40 ° С-ийн температурт урвал 36 минут, 60 ° С-т 4 минут болно. . Урвалын хурдны температурын коэффициентийг тооцоол. 25. 10 0С-т урвалын хурд 2 моль/л байна. Хэрэв урвалын хурдны температурын коэффициент 2 бол энэ урвалын хурдыг 50 ° C-д тооцоол. урвал нь тэдгээрийн стехеометрийн коэффициенттэй тэнцүү хүч дэх эхлэлийн бодисын концентрацийн үржвэртэй пропорциональ байна. O = K-c[A]t. c [B]p, энд c [A] ба c [B] нь А ба В бодисын молийн концентраци, K нь урвалын хурдны тогтмол гэж нэрлэгддэг пропорциональ коэффициент юм. Температурын нөлөө Температурын урвалын хурдаас хамаарах хамаарлыг Вант Хоффын дүрмээр тодорхойлдог бөгөөд түүний дагуу температур 10 хэмээр нэмэгдэх тусам ихэнх урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг. Математикийн хувьд энэ хамаарлыг дараах харьцаагаар илэрхийлнэ. Энд ба i)t, i>t нь эхний (t:) ба эцсийн (t2) температурын урвалын хурд, y нь урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэж байгааг харуулсан урвалын хурдны температурын коэффициент юм. урвалд орох бодисын температур 10 ° С-ээр нэмэгддэг. Жишээ 1. Химийн урвалын хурд нь процессуудын урвалд орох бодисын концентрацаас хамаарах илэрхийлэлийг бич. a) H2 4- J2 -» 2HJ (хийн үе шатанд); b) Ba2+ 4- S02-= BaS04 (уусмалд); в) CaO 4- C02 -» CaC03 (хатуу бодисын оролцоотой бодис). Шийдэл. v = K-c(H2)c(J2); v = K-c(Ba2+)-c(S02); v = Kc(C02). Жишээ 2. Даралтыг 4 дахин нэмэгдүүлбэл битүү саванд молекулуудын хооронд шууд явагдах 2A + B2^± 2AB урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? Молекулуудын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын молийн концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна: v = K-c[A]m.c[B]n. Сав дахь даралтыг нэмэгдүүлснээр бид урвалд орох бодисын концентрацийг нэмэгдүүлдэг. А ба В-ийн анхны концентрацийг c[A] = a, c[B] = b-тэй тэнцүү болго. Дараа нь = Ka2b. Даралт 4 дахин нэмэгдсэний улмаас урвалж тус бүрийн концентраци мөн 4 дахин нэмэгдэж, ган c[A] = 4a, c[B] = 4b байна. Эдгээр концентрацид: vt = K(4a)2-4b = K64a2b. Хоёр тохиолдолд K-ийн утга ижил байна. Өгөгдсөн урвалын хурдны тогтмол тоо нь тогтмол утга юм хурдтай тэнцүүурвалууд молийн концентрациурвалд орох бодисууд 1-тэй тэнцүү байна. v ба vl9-ийг харьцуулж үзвэл урвалын хурд 64 дахин нэмэгдсэнийг харж байна. Жишээ 3. Температурын температурын коэффициентийг 3-тай тэнцүү болговол 0°С-аас 50°С хүртэл температур нэмэгдэхэд химийн урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэх вэ? Химийн урвалын хурд нь түүний үүсэх температураас хамаарна. Температур 10 ° C-аар нэмэгдэхэд урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгдэнэ. Хэрэв температур буурвал ижил хэмжээгээр буурна. Температур 10 0С-аар нэмэгдэхэд урвалын хурд хэдэн удаа нэмэгдэж байгааг харуулсан тоог урвалын температурын коэффициент гэнэ. Математикийн хувьд урвалын хурдын өөрчлөлтийн температураас хамаарах хамаарлыг дараахь томъёогоор илэрхийлнэ. Температур нь 50 ° C-аар нэмэгдэж, y = 3 байна. Эдгээр утгыг орлуулна уу ^5о°с = ^о°с "3у = "00оС? 3 = v0oC? 243. Хурд нь 243 дахин нэмэгддэг. Жишээ 4. 50 0С-ийн температурт урвал 3 минут 20 секунд үргэлжилнэ. Урвалын хурдны температурын коэффициент 3. Энэ урвал 30 ба 100 0С-т дуусахад хэр хугацаа шаардагдах вэ? Температур 50-аас 100 хэм хүртэл нэмэгдэхэд урвалын хурд Вант Хоффын дүрмийн дагуу дараах хэдэн удаа нэмэгддэг. H _ 10 „O 10 - Q3 У ю = з ю = з* = 243 удаа. Хэрэв 50°С-т урвал 200 секундэд (3 мин 20 секунд) дуусвал 100°С-т 200/-д дуусна. 243 = 0.82 сек. 30 хэмд урвалын хурд буурдаг 3 10 = 32 = 9 удаа оёж, урвал нь 200 * 9 = 1800 секундэд дуусна, өөрөөр хэлбэл. 30 минутын дотор. Жишээ 5. Азот ба устөрөгчийн анхны концентраци нь 2 ба 3 *моль/л байна. 0.5 моль/л азот урвалд орох үед эдгээр бодисын концентраци ямар байх вэ? Урвалын тэгшитгэлийг бичье. N2 + ZH2 2NH3, коэффициентууд нь азот нь устөрөгчтэй 1: 3 молийн харьцаатай урвалд ордог болохыг харуулж байна. Үүний үндсэн дээр бид харьцааг үүсгэнэ: 1 моль азот 3 моль устөрөгчтэй урвалд ордог. 0.5 моль азот нь х моль устөрөгчтэй урвалд ордог. -аас - = - ; x =-- = 1.5 моль. 1.5 моль/л (2 - 0.5) азот, 1.5 моль/л (3 - 1.5) устөрөгч урвалд ороогүй. Жишээ 6. А бодисын нэг молекул, В бодисын хоёр молекул мөргөлдөхөд химийн урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэх вэ? A(2) + 2B -» C(2) + D(2), В бодисын концентраци 3 дахин нэмэгдсэн үү? Энэ урвалын хурд нь бодисын концентрацаас хамаарах илэрхийлэл бичье. v = K-c(A)-c2(B), Энд K нь хурдны тогтмол юм. Хүлээж авъя анхны концентрацибодис c(A) = a моль/л, c(B) = b моль/л. Эдгээр концентрацид урвалын хурд u1 = Kab2 байна. В бодисын концентраци 3 дахин нэмэгдэхэд c(B) = 3б моль/л болно. Урвалын хурд v2 = Ka(3b)2 = 9Kab2-тэй тэнцүү байна. Хурдны өсөлт v2: ig = 9Kab2: Kab2 = 9. Жишээ 7. Азотын исэл ба хлор нь урвалын тэгшитгэлийн дагуу урвалд ордог: 2NO + C12 2NOC1. Эх үүсвэр бүрийн даралтыг хэдэн удаа нэмэгдүүлэх вэ? |
