Görev 127.
Gaz fazında gerçekleşen bir reaksiyonun hızının sıcaklık katsayısı 2 ise sıcaklığın 60°C artmasıyla hızı nasıl değişir?
Çözüm:

Sonuç olarak, sıcaklığın 600 C 0 artmasıyla reaksiyon hızı, başlangıçtaki reaksiyon hızından 64 kat daha fazladır.

Görev 121.
Sülfürün ve dioksitin oksidasyonu aşağıdaki denklemlere göre ilerler:
a) S(k) + O2 = S02(d); b) 2S02(d) + O2 = 2S03(d).
Her sistemin hacmi dört kat azaltılırsa bu reaksiyonların hızı nasıl değişecektir?
Çözüm:
a) S (k) + Ö 2 = SO 2 (d)
Gaz halindeki reaktanların konsantrasyonlarını gösterelim: = A, = B. Buna göre kanun aktif kitleler hacim değişikliğinden önceki ileri ve geri reaksiyonların oranları sırasıyla eşittir:

V pr = k. A; Varr = k. B.

Heterojen sistemin hacmi dört kat azaltıldıktan sonra konsantrasyon gaz halindeki maddeler dört kat artacak: = 4a, = 4b. Yeni konsantrasyonlarda ileri ve geri reaksiyonların hızları eşit olacaktır.

Sonuç olarak sistemdeki hacim azaltıldıktan sonra ileri ve geri reaksiyonların hızı dört kat arttı. Sistemin dengesi değişmedi.

b) 2SO 2 (g) + O 2 = 2SO 3 (g)
Reaktiflerin konsantrasyonlarını gösterelim: = A, = B, = İle. Kütle etki kanununa göre hacim değişmeden önce ileri ve geri reaksiyonların hızları sırasıyla eşittir:

V pr = ka 2 b; Vo b r = kc 2 .

Homojen bir sistemin hacmi dört kat azaltıldığında reaktanların konsantrasyonu dört kat artacaktır: = 4 A, = 4B, = 4 sn Yeni konsantrasyonlarda ileri ve geri reaksiyonların oranları eşit olacaktır:

Sonuç olarak, sistemdeki hacim azaltıldıktan sonra ileri reaksiyonun hızı 64 kat, ters reaksiyonun hızı ise 16 kat arttı. Sistemin dengesi, gazlı maddelerin oluşumundaki azalmaya doğru sağa doğru kaydı.

Homojen bir sistemin denge sabitleri

Görev 122.
Homojen bir sistemin denge sabiti için bir ifade yazın:
N2 + ZN2 = 2NH3. Hidrojen konsantrasyonu üç kat arttırılırsa amonyak oluşumunun doğrudan reaksiyonunun hızı nasıl değişecektir?
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:

N2 + ZN2 = 2NH3

Bu reaksiyonun denge sabitinin ifadesi şu şekildedir:

Gaz halindeki reaktanların konsantrasyonlarını gösterelim: = A, = B. Kütle etki yasasına göre, hidrojen konsantrasyonunun arttırılmasından önceki doğrudan reaksiyonların hızı şuna eşittir: V pr = kab 3. Hidrojen konsantrasyonunu konsantrasyonun üç katına çıkardıktan sonra başlangıç ​​malzemeleri eşit olacak: = A, = 3B. Yeni konsantrasyonlarda doğrudan reaksiyonların hızı şuna eşit olacaktır:

Sonuç olarak, hidrojen konsantrasyonunun üç kat arttırılmasından sonra reaksiyon hızı 27 kat arttı. Le Chatelier ilkesine göre denge, hidrojen konsantrasyonundaki azalmaya doğru, yani sağa doğru kaymıştır.

Z ödev 123.
Reaksiyon N2 + O2 = 2NO denklemini takip eder. Reaksiyonun başlamasından önce başlangıç ​​maddelerinin konsantrasyonları = 0,049 mol/L, = 0,01 mol/L idi. Bu maddelerin konsantrasyonunu = 0,005 mol/l olduğunda hesaplayın. Cevap: 0,0465 mol/l; = 0,0075 mol/l.
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:

Reaksiyon denkleminden, 2 mol NO oluşumunun 1 mol N2 ve O2 gerektirdiği, yani NO oluşumunun yarısı kadar N2 ve O2 gerektirdiği sonucu çıkar. Yukarıdakilere dayanarak, 0,005 mol NO oluşumunun 0,0025 mol N2 ve O2 gerektirdiği varsayılabilir. Daha sonra başlangıç ​​maddelerinin son konsantrasyonları şuna eşit olacaktır:

Final = ref. – 0,0025 = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 mol/l;
sonlu = ref. - 0,0025 = 0,01 – 0,0025 = 0,0075 mol/l.

Cevap: sonlu = 0,0465 mol/l; sonlu = 0,0075 mol/l.

Görev 124.
Reaksiyon N2 + ZH2 = 2NH3 denklemine göre ilerler. İlgili maddelerin konsantrasyonları (mol/l): = 0,80; = 1,5; = 0,10. Hidrojen ve amonyak konsantrasyonunu = 0,5 mol/l olarak hesaplayın. Cevap: = 0,70 mol/l; [H2) = 0,60 mol/l.
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:

N2 + ZH2 = 2NH3

Denklemden, 1 mol N2'den 2 mol NH3'ün oluştuğu ve 3 mol H2'nin tüketildiği anlaşılmaktadır. Böylece reaksiyona belli miktarda nitrojenin katılmasıyla iki kat nitrojen oluşur. büyük miktar amonyak ve üç kat daha fazla hidrojenle reaksiyona girecek. Reaksiyona giren nitrojen miktarını hesaplayalım: 0,80 - 0,50 = 0,30 mol. Oluşan amonyak miktarını hesaplayalım: 0,3 . 2 = 0,6 mol. Reaksiyona giren hidrojen miktarını hesaplayalım: 0,3. 3 = 0,9 mol. Şimdi reaktanların son konsantrasyonlarını hesaplayalım:

sonlu = 0,10 + 0,60 = 0,70 mol;
[H2]son = 1,5 - 0,90 = 0,60 mol;
sonlu = 0,80 - 0,50 = 0,30 mol.

Cevap:= 0,70 mol/l; [H2) = 0,60 mol/l.

Hız, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı

Görev 125.
Reaksiyon H2 + I2 = 2HI denklemine göre ilerler. Bu reaksiyonun belirli bir sıcaklıkta hız sabiti 0,16'dır. Reaktanların başlangıç ​​konsantrasyonları (mol/l): [H 2 ] = 0,04:
= 0,05. Hesaplamak Başlangıç ​​hızı reaksiyon ve hızı = 0,03 mol/l. Cevap: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:

H 2 + I 2 = 2HI

Reaksiyona giren maddelerin başlangıç ​​konsantrasyonlarında, kütle etki yasasına göre, başlangıç ​​maddelerinin konsantrasyonları belirtilirken reaksiyon hızı eşit olacaktır: [H 2 ] = A, = B.

v pr = k ab = 0,16 . 0,04 . 0,05 = 3,2 . 10 -4 .

Konsantrasyonu değişip 0,03 mol/l olursa reaksiyona giren hidrojen miktarını hesaplayalım, şunu elde ederiz: 0,04 - 0,03 = 0,01 mol. Reaksiyon denkleminden hidrojen ve iyotun birbirleriyle 1: 1 oranında reaksiyona girdiği anlaşılmaktadır, bu da reaksiyona 0,01 mol iyotun da girdiği anlamına gelir. Dolayısıyla iyotun nihai konsantrasyonu: 0,05 -0,01 = 0,04 mol. Yeni konsantrasyonlarda doğrudan reaksiyonun hızı şuna eşit olacaktır:

Cevap: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4 .

Görev 126.
Sıcaklık 120°C'den 80°C'ye düşürülürse gaz fazında meydana gelen reaksiyon hızının kaç kat azalacağını hesaplayın. Sıcaklık katsayısı reaksiyon hızı Z.
Çözüm:
Hız bağımlılığı Kimyasal reaksiyon sıcaklık aşağıdaki formüle göre ampirik Van't Hoff kuralıyla belirlenir:

Bu nedenle reaksiyon hızı; 800 C0'da 1200 C0'daki reaksiyon hızı 81 kat daha azdır.

Kimyasal reaksiyon hızı- Bir birim reaksiyon alanında birim zaman başına reaksiyona giren maddelerden birinin miktarındaki değişiklik.

Kimyasal reaksiyonun hızı aşağıdaki faktörlerden etkilenir:

• reaksiyona giren maddelerin doğası;
• reaktanların konsantrasyonu;
• reaksiyona giren maddelerin temas yüzeyi (heterojen reaksiyonlarda);
• sıcaklık;
• Katalizörlerin eylemi.

Aktif çarpışma teorisi Belirli faktörlerin kimyasal reaksiyon hızı üzerindeki etkisini açıklamamıza olanak tanır. Bu teorinin ana hükümleri:

• Reaksiyonlar, belirli bir enerjiye sahip olan reaktanların parçacıkları çarpıştığında meydana gelir.
• Reaktif parçacıkları ne kadar fazla olursa birbirlerine o kadar yakın olurlar. daha fazla şansçarpışmaları ve tepki vermeleri gerekiyor.
• Yalnızca etkili çarpışmalar bir reaksiyona yol açar; “eski bağlantıların” yıkıldığı veya zayıfladığı ve dolayısıyla “yenilerinin” oluşabildiği bağlantılar. Bunu yapabilmek için parçacıkların yeterli enerjiye sahip olması gerekir.
• Tepkimeye giren parçacıkların etkili bir şekilde çarpışması için gereken minimum fazla enerjiye denir. aktivasyon enerjisi Ea.
• Aktivite kimyasal maddeler kendilerini içeren reaksiyonların düşük aktivasyon enerjisinde kendini gösterir. Aktivasyon enerjisi ne kadar düşük olursa reaksiyon hızı o kadar yüksek olur.Örneğin katyonlar ve anyonlar arasındaki reaksiyonlarda aktivasyon enerjisi çok düşüktür, dolayısıyla bu tür reaksiyonlar neredeyse anında gerçekleşir.

Reaktanların konsantrasyonunun reaksiyon hızı üzerindeki etkisi

Reaktiflerin konsantrasyonu arttıkça reaksiyon hızı artar. Bir reaksiyonun meydana gelmesi için iki kimyasal parçacığın bir araya gelmesi gerekir, dolayısıyla reaksiyonun hızı aralarındaki çarpışma sayısına bağlıdır. Belirli bir hacimdeki parçacık sayısındaki artış, çarpışmaların daha sık olmasına ve reaksiyon hızının artmasına neden olur.

Gaz fazında meydana gelen reaksiyon hızındaki bir artış, basınçtaki bir artıştan veya karışımın kapladığı hacimdeki bir azalmadan kaynaklanacaktır.

1867'deki deneysel verilere dayanarak Norveçli bilim adamları K. Guldberg ve P. Waage ve onlardan bağımsız olarak 1865'te Rus bilim adamı N.I. Beketov, kimyasal kinetiğin temel yasasını formüle ederek reaksiyon hızının reaktanların konsantrasyonlarına bağımlılığı -

Kitlesel eylem yasası (LMA):

Bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyon denklemindeki katsayılarına eşit güçlerde alınan, reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonlarının çarpımı ile orantılıdır. (“etkili kütle” eşanlamlıdır) modern konsept"konsantrasyon")

aA +bB =cС +gdd, Nerede k– reaksiyon hızı sabiti

ZDM yalnızca tek aşamada meydana gelen temel kimyasal reaksiyonlar için gerçekleştirilir. Bir reaksiyon ardışık olarak birkaç aşamadan geçiyorsa, tüm sürecin toplam hızı, en yavaş kısmı tarafından belirlenir.

Hızlar için ifadeler çeşitli türler reaksiyonlar

ZDM'nin anlamı homojen reaksiyonlar. Reaksiyon heterojen ise (reaktifler farklı toplanma durumlarındadır), o zaman ZDM denklemi yalnızca sıvı veya yalnızca gaz halindeki reaktifleri içerir ve katı olanlar hariç tutulur ve yalnızca k hız sabitini etkiler.

Reaksiyonun molekülerliği temel yapıya katılan minimum molekül sayısıdır kimyasal işlem. Moleküleriteye bağlı olarak, temel kimyasal reaksiyonlar moleküler (A →) ve bimoleküler (A + B →) olarak ikiye ayrılır; trimoleküler reaksiyonlar oldukça nadirdir.

Heterojen reaksiyonların hızı

• bağlıdır maddeler arasındaki temas yüzey alanı, yani maddelerin öğütülme derecesine ve reaktiflerin karıştırılmasının bütünlüğüne bağlıdır.
• Bir örnek odun yakmadır. Bütün bir kütük havada nispeten yavaş yanar. Kütüğü parçalara bölerek ahşabın hava ile temas yüzeyini arttırırsanız yanma hızı artacaktır.
• Piroforik demir bir filtre kağıdı tabakasının üzerine dökülür. Düşme sırasında demir parçacıkları ısınır ve kağıdı ateşe verir.

Sıcaklığın reaksiyon hızına etkisi

19. yüzyılda Hollandalı bilim adamı Van't Hoff, sıcaklığın 10 o C artmasıyla birçok reaksiyonun hızının 2-4 kat arttığını deneysel olarak keşfetti.

Van't Hoff kuralı

Sıcaklıktaki her 10 ◦ C artışta reaksiyon hızı 2-4 kat artar.

Burada γ ( Yunan harfi"gama") - sözde sıcaklık katsayısı veya Van't Hoff katsayısı, 2'den 4'e kadar değerler alır.

Her spesifik reaksiyon için sıcaklık katsayısı deneysel olarak belirlenir. Sıcaklıktaki her 10 derecelik artışla belirli bir kimyasal reaksiyonun hızının (ve hız sabitinin) tam olarak kaç kat arttığını gösterir.

Van't Hoff kuralı, artan veya azalan sıcaklıkla reaksiyon hız sabitindeki değişimi yaklaşık olarak hesaplamak için kullanılır. Daha kesin oranİsveçli kimyager Svante Arrhenius hız sabiti ile sıcaklık arasında şunu kurdu:

Nasıl Daha E spesifik bir reaksiyon, yani az(belirli bir sıcaklıkta) bu reaksiyonun hız sabiti k (ve hızı) olacaktır. T'deki bir artış hız sabitinde bir artışa yol açar; bu, sıcaklıktaki bir artışın, Ea aktivasyon bariyerini aşabilen "enerjik" moleküllerin sayısında hızlı bir artışa yol açmasıyla açıklanır.

Katalizörün reaksiyon hızına etkisi

Reaksiyon mekanizmasını değiştiren ve onu enerji açısından daha uygun bir yola, daha düşük aktivasyon enerjisine yönlendiren özel maddeler kullanarak reaksiyonun hızını değiştirebilirsiniz.

Katalizörler- bunlar kimyasal reaksiyona katılan ve hızını artıran, ancak reaksiyonun sonunda niteliksel ve niceliksel olarak değişmeden kalan maddelerdir.

İnhibitörler– kimyasal reaksiyonları yavaşlatan maddeler.

Bir kimyasal reaksiyonun hızının veya yönünün katalizör kullanılarak değiştirilmesine denir. kataliz .

örnek 1

Reaksiyon hızı kaç kat artacaktır?

A) C + 2 H2 = CH4

B) 2 NO + Cl 2 = 2 NOCl

sistemdeki basınç üç kat arttığında?

Çözüm:

Sistemdeki basıncı üç kat artırmak, gaz halindeki bileşenlerin her birinin konsantrasyonunu üç kat artırmaya eşdeğerdir.

Kütle etki kanununa uygun olarak her reaksiyon için kinetik denklemleri yazıyoruz.

a) Karbon katı fazdır ve hidrojen gaz fazıdır. Hız heterojen reaksiyon katı fazın konsantrasyonuna bağlı değildir, dolayısıyla kinetik denkleme dahil edilmez. İlk reaksiyonun hızı denklemle tanımlanır

Hidrojenin başlangıç ​​konsantrasyonu şuna eşit olsun: X, Daha sonra v1 = kh2 . Basıncı üç kat artırdıktan sonra hidrojen konsantrasyonu 3 oldu X ve reaksiyon hızı v 2 = k(3x) 2 = 9kx 2. Daha sonra hız oranını buluyoruz:

v 1:v 2 = 9kx 2:kx 2 = 9.

Yani reaksiyon hızı 9 kat artacaktır.

B) Kinetik denklem homojen olan ikinci reaksiyon şu şekilde yazılacaktır: . İlk konsantrasyona izin verin HAYIR eşittir X ve ilk konsantrasyon Cl 2 eşittir en, Daha sonra v 1 = kx 2 y; v 2 = k(3x) 2 3y = 27kx 2 y;

v2:v 1 = 27.

Reaksiyon hızı 27 kat artacaktır.

Örnek 2

A ve B maddeleri arasındaki reaksiyon 2A + B = C denklemine göre ilerler. A maddesinin konsantrasyonu 6 mol/l ve B maddesi 5 mol/l'dir. Reaksiyon hızı sabiti 0,5'tir (l 2 ∙mol -2 ∙s –1). Kimyasal reaksiyon hızını hesaplayın başlangıç ​​anı ve reaksiyon karışımında B maddesinin %45'inin kaldığı anda.

Çözüm:

Kütle etki yasasına göre, bir kimyasal reaksiyonun ilk andaki hızı şuna eşittir:

= 0,5∙6 2 ∙5 = 90,0 mol∙s -1 ∙l -1

Bir süre sonra reaksiyon karışımında B maddesinin% 45'i kalacak, yani B maddesinin konsantrasyonu 5'e eşit olacaktır. 0,45= 2,25 mol/l. Bu, B maddesinin konsantrasyonunun 5,0 - 2,25 = 2,75 mol/l azaldığı anlamına gelir.

A ve B maddeleri birbiriyle 2:1 oranında etkileştiğinden A maddesinin konsantrasyonu 5,5 mol/l azalarak (2,75∙2=5,5) 0,5 mol/l (6,0 - 5,5=) oldu. 0.5).

= 0,5(0,5) 2 ∙2,25 = 0,28 mol∙s -1 ∙l -1 .

Cevap: 0,28 mol∙s -1 ∙l -1

Örnek 3

Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı G 2,8'e eşittir. Reaksiyon süresi 124 kat kısalırsa sıcaklık kaç derece artar?

Çözüm:

Van't Hoff kuralına göre v 1 = v 2 ×. Reaksiyon süresi T bir miktar var, ters hız ile orantılı, Daha sonra v 2 /v 1 = t 1 /t 2 = 124.

t1 /t2 = = 124

Son ifadenin logaritmasını alalım:

lg( )= günlük 124;

CE/ 10×lgg=lg 124;

CE = 10×lg124/ lg2.8 » 47 0 .

Sıcaklık 47 0 artırıldı.

Örnek 4

Sıcaklık 10 0 C'den 40 0 ​​C'ye çıktığında reaksiyon hızı 8 kat arttı. Reaksiyonun aktivasyon enerjisi nedir?

Çözüm:

Reaksiyon hızı oranı farklı sıcaklıklar aynı sıcaklıklarda hız sabitlerinin oranına eşit ve 8'e eşittir. Arrhenius denklemine göre

k 2 / k 1 = A× /A = 8

Üstel öncesi faktör ve aktivasyon enerjisi pratik olarak sıcaklıktan bağımsız olduğundan, o zaman

Örnek 5

973 sıcaklıkta İLE reaksiyon denge sabiti

NiO+H2 = Ni+H20 (g)

Çözüm:

Başlangıçta su buharı konsantrasyonunun sıfır olduğunu varsayıyoruz. Bu heterojen reaksiyonun denge sabitinin ifadesi aşağıdaki biçimdedir: .

Su buharının konsantrasyonu denge anına eşit olsun x mol/l. Daha sonra reaksiyonun stokiyometrisine uygun olarak hidrojen konsantrasyonu şu şekilde azaldı: x mol/l ve eşit olduk (3 – x) mol/l.

Denge konsantrasyonlarını denge sabiti ifadesinde yerine koyalım ve bulalım: X:

K = x / (3 – x); x / (3 – x) = 0,32; x=0,73 mol/l.

Yani su buharının denge konsantrasyonu 0,73'tür. mol/l, hidrojenin denge konsantrasyonu 3 – 0,73 = 2,27'dir mol/l.

Örnek 6

Reaksiyon dengesi nasıl etkilenecek? 2SO2 +O2 ⇄2S03; DH= -172,38 kJ:

1) konsantrasyon artışı SO2 2) sistemdeki basıncın artması,
3) sistemi soğutmak, 4) sisteme bir katalizör eklemek?

Çözüm:

Le Chatelier prensibine göre artan konsantrasyonla SO2 denge tüketime yol açan sürece doğru kayacaktır SO2 yani oluşumun doğrudan reaksiyonuna doğru SỐ 3.

Reaksiyon sayı değişikliğiyle gelir köstebek Gaz halindeki maddeler, bu nedenle basınçtaki bir değişiklik dengeyi değiştirecektir. Basınçtaki artışla denge, bu değişikliğe karşı koyan, yani sayının azalmasıyla ilerleyen bir sürece doğru kayacaktır. köstebek gaz halindeki maddeler ve sonuç olarak basınçta bir azalma ile. Reaksiyon denklemine göre sayı köstebek gaz halindeki başlangıç ​​maddeleri üçtür ve sayı köstebek Doğrudan reaksiyonun ürünleri ikiye eşittir. Bu nedenle artan basınçla denge, oluşumun doğrudan reaksiyonuna doğru kayacaktır. SỐ 3.

Çünkü DH< 0, sonra düz tepki sürüyorısının açığa çıkmasıyla (ekzotermik reaksiyon). Isının emilmesiyle ters reaksiyon meydana gelecektir (endotermik reaksiyon). Le Chatelier ilkesine göre soğutma, dengenin ısı açığa çıkaran reaksiyona doğru, yani doğrudan reaksiyona doğru kaymasına neden olacaktır.

Sisteme katalizör eklenmesi kimyasal dengede bir değişikliğe neden olmaz.

Örnek 7

Reaksiyon 10 0 C'de 95 saniyede, 20 0 C'de ise 60 saniyede sona ermektedir. Bu reaksiyonun aktivasyon enerjisini hesaplayınız.

Çözüm:

Tepki süresi hızıyla ters orantılıdır. Daha sonra .

Reaksiyon hızı sabiti ile aktivasyon enerjisi arasındaki ilişki Arrhenius denklemi ile belirlenir:

= 1,58.

ln1.58 = ;

Cevap: 31,49 kJ/mol.

Örnek 8

Amonyak N2 + 3H22NH3 sentezi sırasında, aşağıdaki reaktan konsantrasyonlarında (mol/l) denge kurulmuştur:

Bu reaksiyon için denge sabitini hesaplayın ve başlangıç ​​konsantrasyonları nitrojen ve hidrojen.

Çözüm:

Bu reaksiyonun denge sabiti K C'yi belirliyoruz:

K C= = (3,6) 2 / 2,5 (1,8) 3 = 0,89

Reaksiyon denklemine dayanarak nitrojen ve hidrojenin başlangıç ​​konsantrasyonlarını buluyoruz. 2 mol NH3 oluşumu için 1 mol nitrojen gerekir ve 3,6 mol amonyak oluşumu için 3,6/2 = 1,8 mol nitrojen gerekir. Azotun denge konsantrasyonunu dikkate alarak başlangıç ​​konsantrasyonunu buluruz:

C çıkışı (H2) = 2,5 + 1,8 = 4,3 mol/l

2 mol NH3 oluşturmak için 3 mol hidrojen tüketmek gerekir ve 3,6 mol amonyak elde etmek için 3 ∙ 3,6 gereklidir: 2 = 5,4 mol.

Cout (H2) = 1,8 + 5,4 = 7,2 mol/l.

Böylece reaksiyon şu konsantrasyonlarda (mol/l) başladı: C(N2) = 4,3 mol/l; C(H2) = 7,2 mol/l

Konu 3 için görevlerin listesi

1. Reaksiyon 2A + 3B = C şemasına göre ilerler. A'nın konsantrasyonu 0,1 mol/l azaldı. B ve C maddelerinin konsantrasyonları nasıl değişti?

2. CO + H20 = CO2 + H2 reaksiyonunda yer alan maddelerin başlangıç ​​konsantrasyonları eşitti (mol/l, soldan sağa): 0,3; 0,4; 0,4; 0.05. CO'nun ilk konsantrasyonunun ½'sinin reaksiyona girdiği anda tüm maddelerin konsantrasyonları nedir?

3. 2A + B reaksiyon hızı kaç kez değişecek? C, A maddesinin konsantrasyonu 2 kat arttırılırsa ve B maddesinin konsantrasyonu 3 kat azaltılırsa?

4. 3A + B reaksiyonunun başlamasından bir süre sonra Maddelerin 2C+D konsantrasyonları (mol/l, soldan sağa): 0,03; 0,01; 0.008. A ve B maddelerinin başlangıç ​​derişimleri nelerdir?

5. CO + Cl 2 sisteminde COCl2CO konsantrasyonu 0,03 mol/1'den 0,12 mol/1'e, klor ise 0,02 mol/1'den 0,06 mol/1'e çıkarıldı. İleri reaksiyonun hızı kaç kat arttı?

6. 2A + B sisteminde B maddesinin konsantrasyonu kaç kat arttırılmalıdır? A 2 B, yani A maddesinin konsantrasyonu 4 kat azaldığında doğrudan reaksiyonun hızı değişmez mi?

7. 2CO sistemindeki karbon monoksit (II) konsantrasyonu kaç kat arttırılmalıdır? CO 2 + C, böylece reaksiyon hızı 100 kat artar mı? Basınç 5 kat arttığında reaksiyon hızı nasıl değişecektir?

8. Reaksiyon 90 0 C'de 20 saniyede tamamlanırsa ve reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı γ = 3,2 ise, reaksiyonun 18 0 C'de tamamlanması ne kadar sürer?

9. Reaksiyon 10 0 C'de 95 saniyede, 20 0 C'de 60 saniyede sona ermektedir. Aktivasyon enerjisini hesaplayın.

10. Aktivasyon enerjisi 125,5 kJ/mol ise sıcaklık 30 0'dan 50 0 C'ye çıktığında reaksiyon hızı kaç kat artar?

11. 300 K'deki hızı 280 K'deki hızının 10 katı olan bir reaksiyonun aktivasyon enerjisi nedir?

12. Sıcaklık 290 K'den 300 K'ye çıktığında hızı iki katına çıkarsa reaksiyonun aktivasyon enerjisi nedir?

13. Belirli bir reaksiyonun aktivasyon enerjisi 100 kJ/mol'dür. Sıcaklık 27 0 C'den 37 0 C'ye çıktığında reaksiyon hızı kaç kez değişecektir?

14. N2 +3H2 =2NH3 reaksiyonunda yer alan maddelerin başlangıç ​​konsantrasyonları eşittir (mol/l, soldan sağa): 0,2; 0,3; 0. Amonyak konsantrasyonu 0,1 mol/l olduğu anda nitrojen ve hidrojenin konsantrasyonları nedir?

15. 2A + B reaksiyon hızı kaç kez değişecektir? C, A maddesinin konsantrasyonu 3 kat arttırılırsa ve B maddesinin konsantrasyonu 2 kat azaltılırsa?

16. A+2B reaksiyonunda A ve B maddelerinin başlangıç ​​konsantrasyonları Cmaks sırasıyla 0,03 ve 0,05 mol/L idi. Reaksiyon hızı sabiti 0,4'tür. A maddesinin konsantrasyonu 0,01 mol/l azaldığında reaksiyonun başlangıç ​​hızını ve bir süre sonra hızını bulun.

17. 2NO+ O 2'nin reaksiyon hızı nasıl değişecektir? 2NO 2 eğer: a) sistemdeki basıncı 3 kat arttırın; b) sistemin hacmini 3 kat azaltmak mı istiyorsunuz?

18. 298 K sıcaklıktaki bir reaksiyonun aktivasyon enerjisi 4 kJ/mol azaltılırsa hızı kaç kat artar?

19. Reaksiyon 293 K'de 3 saat sürüyorsa hangi sıcaklıkta 45 dakikada tamamlanır? Reaksiyonun sıcaklık katsayısı 3,2'dir.

20. NO 2 = NO + 1/2O 2 reaksiyonunun aktivasyon enerjisi 103,5 kJ/mol'dür. Bu reaksiyonun 298K'deki hız sabiti 2,03∙10 4 s-1'dir. Bu reaksiyonun 288 K'deki hız sabitini hesaplayın.

21. CO + Cl2COCl2 reaksiyonu 10 litrelik bir hacimde meydana gelir. Denge karışımının bileşimi: 14 g CO; 35,6 g Cl2 ve 49,5 g COCl2. Reaksiyonun denge sabitini hesaplayın.

22. N204'ün başlangıç ​​konsantrasyonu 0,08 mol/1 ise ve denge oluştuğunda N204'ün %50'si ayrışmışsa, N2042NO2 reaksiyonunun denge sabitini bulun.

23. A + B C + D reaksiyonunun denge sabiti birliğe eşittir. Başlangıç ​​konsantrasyonu [A] o =0,02 mol/l. B, C ve D'nin başlangıç ​​derişimleri 0,02 ise A'nın yüzde kaçı dönüştürülür; Sırasıyla 0,01 ve 0,02 mol/l?

24. Belirli bir K = 1 sıcaklığında H2 + Br22HBr reaksiyonu için. Başlangıç ​​karışımı 3 mol H2 ve 2 mol bromdan oluşuyorsa denge karışımının bileşimini belirleyin.

25. A + B C + D sisteminde A ve B gazları karıştırıldıktan sonra aşağıdaki konsantrasyonlarda (mol/l) denge kurulur: [B] = 0,05; [C] = 0,02. Reaksiyonun denge sabiti 4∙10 3'tür. A ve B'nin başlangıç ​​derişimlerini bulun.

26. A + B C + D reaksiyonunun denge sabiti birliğe eşittir. Başlangıç ​​konsantrasyonu [A] = 0,02 mol/l. Başlangıç ​​konsantrasyonları [B] 0,02 ise A'nın yüzde kaçı dönüştürülür; 0,1 ve 0,2 mol/l?

27. Reaksiyonun başlangıç ​​anında amonyak sentezi konsantrasyonları (mol/l): = 1,5; = 2,5; = 0. Amonyak konsantrasyonu 0,15 mol/l olduğunda nitrojen ve hidrojenin konsantrasyonu nedir?

28. H2+I22HI sisteminde denge aşağıdaki konsantrasyonlarda kurulmuştur (mol/l): =0,025; =0,005; =0,09. Reaksiyonun başlangıç ​​anında HI yoksa başlangıç ​​iyot ve hidrojen konsantrasyonlarını belirleyin.

29. Kapalı bir kapta karbondioksit ve hidrojen karışımı ısıtıldığında CO2 + H2CO + H2O dengesi kuruldu. Belirli bir sıcaklıkta denge sabiti 1'dir. CO2'nin yüzde kaçı dönüşecek? 2 mol CO2 ile 1 mol H2'yi aynı sıcaklıkta karıştırırsanız CO oluşur.

30. Belirli bir sıcaklıkta FeO + CO Fe + CO2 reaksiyonunun denge sabiti 0,5'tir. Bu maddelerin başlangıç ​​konsantrasyonları sırasıyla 0,05 ve 0,01 mol/l ise, CO ve CO2'nin denge konsantrasyonlarını bulun.

Çözümler

Teorik açıklamalar

Bir çözeltinin konsantrasyonu, bir çözeltideki çözünen maddenin bağıl miktarıdır. Çözümlerin konsantrasyonunu ifade etmenin iki yolu vardır - kesirli ve konsantrasyon.

Paylaşma yöntemi

Kütle fraksiyonu maddeler ω – formül kullanılarak hesaplanan boyutsuz miktar veya yüzde olarak ifade edilir

%, (4.1.1)

Nerede m(in-va)- maddenin kütlesi, G;

m(boyut)- çözeltinin kütlesi, G.

Mol fraksiyonu χ

%, (4.1.2)

Nerede ν(va-içi)- madde miktarı, köstebek;

v 1+v 2+… - solvent dahil çözeltideki tüm maddelerin miktarlarının toplamı, köstebek.

Hacim fraksiyonu φ – formül kullanılarak hesaplanan boyutsuz değer veya yüzde olarak ifade edilir

%, (4.1.3)

Nerede V(v-va)- maddenin hacmi, ben;

V(karışımlar)- karışımın hacmi, ben.

Konsantrasyon yöntemi

Molar konsantrasyon SANTİMETRE , mol/l, formülle hesaplanır

, (4.1.4)

Nerede ν(va-içi)- madde miktarı, köstebek;

V(r-ra)- Çözeltinin Hacmi, l.

0,1 M kısaltması, 0,1 molar çözelti (konsantrasyon 0,1 mol/L) anlamına gelir.

Normal konsantrasyon CN , mol/l, formülle hesaplanır

veya , (4.1.5)

Nerede ν(eşit)- eşdeğer madde miktarı, köstebek;

V(r-ra)- Çözeltinin Hacmi, ben;

Z– eşdeğer sayı.

Kısaltılmış tanım 0.1n. 0,1 normal çözelti anlamına gelir (konsantrasyon 0,1 mol eşdeğer/l).

Molal konsantrasyonu Cb , mol/kg, formülle hesaplanır

(4.1.6)

Nerede ν(va-içi)- madde miktarı, köstebek;

m(r-la)- çözücü kütlesi, kilogram.

Titre T , g/ml, formülle hesaplanır

(4.1.7)

Nerede m(in-va)- maddenin kütlesi, G;

V(r-ra)- Çözeltinin Hacmi, ml.

Çözünen maddenin parçacık sayısına ve çözücü miktarına bağlı olan, ancak pratik olarak çözünmüş parçacıkların doğasına bağlı olmayan (koligatif özellikler) seyreltik çözeltilerin özelliklerini ele alalım. ) .

Bu özellikler şunları içerir: basınç azaltma doymuş buharÇözeltinin üstünde çözücü, kaynama noktasının artması, saf çözücüye kıyasla çözeltinin donma noktasının azalması, ozmoz.

Osmoz- bu, çözeltiyi ve saf bir çözücüyü veya farklı konsantrasyonlardaki iki çözeltiyi ayıran yarı geçirgen bir zar yoluyla maddelerin çözeltilerden tek yönlü difüzyonudur.

Bir çözücü-çözelti sisteminde, çözücü molekülleri bölme boyunca her iki yönde de hareket edebilir. Ancak birim zamanda çözeltiye geçen çözücü moleküllerinin sayısı daha fazla sayıÇözeltiden çözücüye doğru hareket eden moleküller. Sonuç olarak, çözücü yarı geçirgen zardan geçerek daha konsantre bir çözeltiye geçerek onu seyreltir.

Daha konsantre bir çözeltiye, çözücünün akışını durdurmak için uygulanması gereken basınca denir. ozmotik basınç .

Aynı ozmotik basınca sahip çözeltilere ne ad verilir? izotonik .

Ozmotik basınç Van't Hoff formülü kullanılarak hesaplanır

Nerede ν - madde miktarı, köstebek;

R- 8.314'e eşit gaz sabiti J/(mol K);

T - mutlak sıcaklık, İLE;

V- Çözeltinin Hacmi, m3;

İLE- molar konsantrasyon, mol/l.

Raoult yasasına göre, çözeltinin üzerindeki doymuş buhar basıncındaki nispi azalma, çözünmüş uçucu olmayan maddenin mol fraksiyonuna eşittir:

(4.1.9)

Raoult yasasının bir sonucu olarak, saf bir çözücüye kıyasla çözeltilerin kaynama noktasındaki artış ve donma noktasındaki azalma, çözünmüş maddenin molal konsantrasyonuyla doğru orantılıdır:

(4.1.10)

sıcaklık değişimi nerede;

Molal konsantrasyonu, mol/kg;

İLE- Kaynama noktasında bir artış olması durumunda orantılılık katsayısına ebullioskopik sabit denir ve donma noktasında bir azalma olması durumunda - kriyoskopik.

Aynı solvent için sayısal olarak farklı olan bu sabitler, bir molal çözeltinin kaynama noktasındaki bir artışı ve donma noktasındaki bir azalmayı karakterize eder; 1 mol uçucu olmayan elektrolit 1 kg çözücü içinde çözüldüğünde. Bu nedenle bunlara genellikle bir çözeltinin kaynama noktasındaki molal artış ve donma noktasındaki azalma denir.

Kriyoskopik ve ebullioskopik sabitler çözünen maddenin doğasına bağlı değildir ancak çözücünün doğasına bağlıdır ve boyutla karakterize edilir. .

Tablo 4.1.1 - Bazı solventler için kriyoskopik K K ve ebullioskopik K E sabitleri

Kriyoskopi ve ebulliyoskopi- Maddelerin belirli özelliklerinin (örneğin, çözünmüş maddelerin moleküler ağırlıklarının) belirlenmesine yönelik yöntemler. Bu yöntemler belirlemenizi sağlar moleküler ağırlık bilinen konsantrasyondaki çözeltilerin donma noktasında bir azalma ve kaynama noktasında bir artış ile çözündüğünde ayrışmayan maddeler:

(4.1.11)

çözünmüş maddenin gram cinsinden kütlesi nerede;

Gram cinsinden çözücü kütlesi;

Çözünen maddenin molar kütlesi g/mol;

1000 gram solventten kilograma dönüşüm faktörüdür.

Daha sonra molar kütle elektrolit olmayan formül ile belirlenir

(4.1.12)

çözünürlük S Belirli bir sıcaklıkta 100 g suda kaç gram maddenin çözünebileceğini gösterir. Katı maddelerin çözünürlüğü genellikle sıcaklık arttıkça artar ve gaz halindeki maddeler için azalır.

Katılarçok farklı çözünürlük ile karakterize edilir. Çözünebilen maddelerle birlikte suda az çözünen ve pratik olarak çözünmeyen maddeler de vardır. Ancak doğada kesinlikle çözünmeyen maddeler yoktur.

İÇİNDE doymuş Çözelti az çözünür bir elektrolit, çökelti ile çözeltideki iyonlar arasında heterojen bir denge kurulur:

A m B n mA n + +nB m - .

tortu doymuş Çözelti

Doymuş bir çözeltide çözünme ve kristalleşme süreçlerinin hızları aynıdır , ve katı fazın üzerindeki iyon konsantrasyonları belirli bir sıcaklıkta dengededir.

Bu heterojen sürecin denge sabiti yalnızca çözeltideki iyonların aktivitelerinin çarpımı ile belirlenir ve katı bileşenin aktivitesine bağlı değildir. O ismi aldı çözünürlük ürünü PR .

(4.1.13)

Bu nedenle, belirli bir sıcaklıkta, az çözünür bir elektrolitin doymuş bir çözeltisindeki iyon aktivitelerinin ürünü sabit bir değerdir.

Bir elektrolitin çözünürlüğü çok düşükse, çözeltisindeki iyon konsantrasyonları ihmal edilebilir düzeydedir. Bu durumda interiyonik etkileşim ihmal edilebilir ve iyonların konsantrasyonları aktivitelerine eşit kabul edilebilir. Daha sonra çözünürlük çarpımı, elektrolit iyonlarının denge molar konsantrasyonları cinsinden ifade edilebilir:

. (4.1.14)

Çözünürlük ürünü, herhangi bir denge sabiti gibi, elektrolitin doğasına ve sıcaklığa bağlıdır, ancak çözeltideki iyonların konsantrasyonuna bağlı değildir.

Az çözünen bir elektrolitin doymuş bir çözeltisindeki iyonlardan birinin konsantrasyonu, örneğin aynı iyonu içeren başka bir elektrolitin eklenmesi sonucunda arttığında, iyon konsantrasyonlarının çarpımı şöyle olur: değerinden daha büyükçözünürlük ürünleri. Bu durumda katı faz ile çözelti arasındaki denge çökelti oluşumu yönünde kayar. Yeni bir denge kuruluncaya kadar bir çökelti oluşacaktır; bu durumda (4.1.14) koşulu tekrar sağlanır, ancak iyon konsantrasyonlarının farklı oranlarında. Katı fazın üzerindeki doymuş bir çözeltide iyonlardan birinin konsantrasyonu arttıkça, diğer iyonun konsantrasyonu azalır, böylece çözünürlük ürünü sabit koşullar altında sabit kalır.

Buna göre yağış koşulu:

. (4.1.15)

Az çözünen bir elektrolitin doymuş bir çözeltisinde iyonlarından herhangi birinin konsantrasyonunu azaltırsak, o zaman VESAİRE Olacak daha fazla iş iyon konsantrasyonları. Denge çökeltinin çözünmesine doğru kayacaktır. Çözünme, (4.1.14) koşulu tekrar sağlanana kadar devam edecektir.

reaksiyon, başlangıç ​​maddelerinin stokiyometrik katsayılarına eşit güçlerdeki konsantrasyonlarının çarpımı ile orantılıdır.

O = K-c[A]t. c[B]p, burada c [A] ve c [B], A ve B maddelerinin molar konsantrasyonlarıdır, K, reaksiyon hızı sabiti olarak adlandırılan orantı katsayısıdır.

Sıcaklığın etkisi

Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı Van't Hoff kuralı ile belirlenir; buna göre sıcaklıktaki her 10 C'lik artışla çoğu reaksiyonun hızı 2-4 kat artar. Matematiksel olarak bu bağımlılık şu ilişkiyle ifade edilir:

burada ve i)t, i>t sırasıyla başlangıç ​​(t:) ve son (t2) sıcaklıklarındaki reaksiyon hızlarıdır ve y, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıdır, bu da reaksiyon hızının kaç kat arttığını gösterir reaktanların sıcaklığının 10 °C artmasıyla.

Örnek 1. Bir kimyasal reaksiyon hızının, işlemler için reaktanların konsantrasyonuna bağımlılığına ilişkin bir ifade yazın:

a) H2 4-J2 -» 2HJ (gaz fazında);

b) Ba2+ 4-S02-= BaS04 (çözelti halinde);

c) CaO 4- C02 -» CaC03 (katı katılımıyla)

maddeler).

Çözüm. v = K-c(H2)c(J2); v = K-c(Ba2+)-c(S02); v = Kc(C02).

Örnek 2. Kapalı bir kapta moleküller arasında doğrudan gerçekleşen 2A + B2^± 2AB reaksiyonunun hızı, basınç 4 kat artırılırsa nasıl değişir?

Moleküllerin etki yasasına göre, bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren maddelerin molar konsantrasyonlarının çarpımı ile doğru orantılıdır: v = K-c[A]m.c[B]n. Kaptaki basıncı artırarak reaktanların konsantrasyonunu arttırıyoruz.

A ve B'nin başlangıç ​​derişimleri c[A] = a, c[B] = b'ye eşit olsun. O halde = Ka2b. Basıncın 4 kat artması nedeniyle reaktiflerin her birinin konsantrasyonu da 4 kat arttı ve çelik c[A] = 4a, c[B] = 4b oldu.

Bu konsantrasyonlarda:

vt = K(4a)2-4b = K64a2b.

K'nın değeri her iki durumda da aynıdır. Belirli bir reaksiyon için hız sabiti sayısal olarak sabit bir değerdir hıza eşit reaktanların molar konsantrasyonları 1'e eşit olduğunda reaksiyonlar. v ve vl9'u karşılaştırdığımızda reaksiyon hızının 64 kat arttığını görüyoruz.

Örnek 3. Sıcaklık katsayısı 3'e eşit alındığında, sıcaklık 0°C'den 50°C'ye çıktığında bir kimyasal reaksiyonun hızı kaç kat artar?

Kimyasal reaksiyonun hızı, meydana geldiği sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık 10°C arttığında reaksiyon hızı 2-4 kat artacaktır. Sıcaklık düşerse aynı oranda azalır. Sıcaklık 10 °C arttığında reaksiyon hızının kaç kat arttığını gösteren sayıya reaksiyonun sıcaklık katsayısı denir.

İÇİNDE matematiksel form Reaksiyon hızındaki değişimin sıcaklığa bağımlılığı aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Sıcaklık 50 °C artar ve y = 3 olur. Bu değerleri değiştirin

^5о°с = ^о°с "3у = "00оС? 3 = v0oC ? 243. Hız 243 kat artar.

Örnek 4. 50°C sıcaklıktaki reaksiyon 3 dakika 20 saniye içinde ilerler. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 3'tür. Bu reaksiyonun 30 ve 100 °C'de tamamlanması ne kadar sürer?

Sıcaklık 50 °C'den 100 °C'ye yükseldiğinde reaksiyon hızı Van't Hoffe kuralına göre aşağıdaki sayıda artar:

H _ 10 „O 10 - Q3

U yu = z yu = z* = 243 kez.

Eğer reaksiyon 50°C'de 200 saniyede (3 dakika 20 saniye) biterse, 100°C'de 200/200 saniyede biter.

243 = 0,82 sn. 30 °C'de reaksiyon hızı azalır

3 10 = 32 = 9 kez dikilir ve reaksiyon 200 * 9 = 1800 s'de biter, yani. 30 dakika içinde

Örnek 5. Nitrojen ve hidrojenin başlangıç ​​konsantrasyonları sırasıyla 2 ve 3 *mol/l'dir. 0,5 mol/L nitrojenin reaksiyona girdiği anda bu maddelerin konsantrasyonları ne olacaktır?

Reaksiyon denklemini yazalım:

N2 + ZH2 2NH3, katsayılar nitrojenin hidrojenle 1:3 molar oranında reaksiyona girdiğini gösterir. Buna dayanarak oranı oluşturuyoruz:

1 mol nitrojen 3 mol hidrojen ile reaksiyona girer.

0,5 mol nitrojen x mol hidrojen ile reaksiyona girer.

- = -'den; x =-- = 1,5 mol.

1,5 mol/l (2 - 0,5) nitrojen ve 1,5 mol/l (3 - 1,5) hidrojen reaksiyona girmedi.

Örnek 6. Bir A maddesi molekülü ile iki B maddesi molekülü çarpıştığında kimyasal reaksiyonun hızı kaç kat artacaktır:

A(2) + 2B -» C(2) + D(2), B maddesinin konsantrasyonunda 3 kat artışla mı?

Bu reaksiyonun hızının maddelerin konsantrasyonuna bağımlılığı için bir ifade yazalım:

v = K-c(A)-c2(B),

burada K hız sabitidir.

c(A) = a mol/l, c(B) = b mol/l maddelerinin başlangıç ​​konsantrasyonlarını alalım. Bu konsantrasyonlarda reaksiyon hızı u1 = Kab2'dir. B maddesinin konsantrasyonu 3 kat arttığında c(B) = 3b mol/l olur. Reaksiyon hızı v2 = Ka(3b)2 = 9Kab2'ye eşit olacaktır.

Hız artışı v2: ig = 9Kab2: Kab2 = 9.

Örnek 7. Nitrik oksit ve klor, reaksiyon denklemine göre reaksiyona girer: 2NO + C12 2NOC1.

Her kaynağın basıncı kaç kat artırılmalıdır?