Химия. Примеры решения задач контрольной работы

Загрязнение окружающей среды в результате ядерных взрывов

Начертательная геометрия
Инженерная графика
Машиностроительное черчение
Химия
Современная теория строения атомов и молекул
Закон эквивалентов
Рассчитайте мольную массу
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
ИОННЫЕ РЕАКЦИИ ОБМЕНА
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Окислительно-восстановительные реакции
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ЭЛЕКТРОЛИЗ
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Полимеры
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Пример решения задачи № 2
Гидромеханические методы
Теплопередача
Расчет коэффициента теплопередачи
Классы неорганических соединений
Элементы химической термодинамики
Электролитическая диссоциация
Электролитическая диссоциация
Дисперсные системы
Растворы неэлектролитов
Степень окисления
Электрохимические процессы

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Примеры решения задач

Пример 1. Во сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе

2NО (г) +О2 (г) ↔ 2NО2 (г), если объем газовой смеси уменьшить в три раза?

Решение. Обозначим концентрации реагирующих веществ: =а, =b, =с. Согласно закону действия масс скорости (v) прямой и обратной реакции до изменения объема

 vпр.= kпр.а2b; vобр. = kобр.c2;

После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентрация каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: =За, =3b, =3с. При новых концентрациях скорости (v’) прямой и обратной реакции:

 = kпр. (За)2 (3b) = 27kпр.а2b;

 = kобр. (3с)2 = 9kобр.c2.

Отсюда = = 27; = = 9.

Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась,. в 27 раз

Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 50 до 70°С, если температурный коэффициент реакции равен 3.

Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле:

   = ;

  =  =  = 9.

Следовательно, скорость реакции (), протекающей при температуре 70°С, увеличилась по сравнению со скоростью реакции (), протекающей при температуре 50°С, в 9 раз.

Пример 3. Энергия активации реакции равна 33кДж/моль. Во сколько раз увеличится скорость реакции при нагревании реакционной смеси с 25 до 60оС?

Решение. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса:

,

где Еа - энергия активации реакции;

 А - константа для данной реакции.

Записав выражения для констант скорости данной реакции k2 и k1 при температурах соответственно Т2 и Т1 и разделив первое уравнение на второе, получим:

  или 

  отсюда ,

т.е. скорость данной реакции увеличится в 4 раза.

Пример 4. Начальные концентрации исходных веществ в реакции

СН4 (г) +2Н2S(г) → CS2(г),+ 4H2(г)

были равны 0,3моль/л СН4 и 0,5моль/л Н2S. Найдите концентрации этих веществ в тот момент, когда образовалось 0,16 моль/л Н2. Как изменилась при этом скорость реакции?

Решение.  По закону действия масс скорость данной реакции описывается уравнением:

Начальная скорость реакции равна:

,

где  - константа скорости реакции, не зависящая от концентраций ее участников.

В начальный момент времени продукты реакции отсутствовали, т.е.начальные концентрации CS2 и H2 были равны 0. Расчет по уравнению реакции:

 х у 0,16моль

СН4 (г) +2Н2S(г) → CS2(г),+ 4H2(г)

 1моль 2моль 4моль

дает, что на образование 0,16 моль Н2 должно расходоваться

  и   

Поэтому к тому моменту, когда в системе образуется 0,16моль Н2, концентрации исходных веществ уменьшатся и составят:  и

 

Соответственно, скорость реакции к этому моменту также уменьшится и будет равна:

Отношение  , т.е. скорость реакции уменьшится в 1,6 раза.

Контрольные задания

121. При 509оС скорость реакции 2HI→ H2 + I2 составила 5,8·10-4 моль/(л∙мин). Вычислите концентрацию НI, если концентрации I2 равна 0,11 моль/л, а константа скорости реакции составляет 0,0047 л/(моль∙мин). 

Ответ: 0,35 моль/л.

122. При увеличении температуры в системе на 45о скорость гомогенной реакции возросла в 65 раз. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции. Как изменится скорость данной реакции при охлаждении реакционной смеси с 80 до 50оС?

Ответ: 2,5; в 15,625 раз.

123. Начальная концентрация исходных веществ в системе

4HI(г) +O2(г) →2I2(г) + 2H2О(г)

была равна 0,7 и 0,3 моль/л. Как изменится скорость реакции к тому моменту, когда концентрация I2 станет равна 0,2 моль/л? 

Ответ: 44,4 раза

124. Как изменится скорость реакции, протекающей в системе:

MnO2(к) + 4HCl(г) → MnCl2(к) + Cl2(г)

при изменении давления в ней в 3 раза? 

Ответ: 81 раз.

125. Как следует изменить давление в системе

2 NО(г) + Cl2(г) →2 NОCl(г);

чтобы скорость реакции возросла в 125 раз? 

 Ответ: 5 раз.

126. Энергия активации реакции равна 47,8 кДж/моль. Во сколько раз уменьшится скорость реакции при охлаждении реакционной смеси с 85 до 40оС? 

Ответ: 10 раз.

127.  Начальная концентрация соляной кислоты в реакции

СаСО3 (т) + 2HCl(раствор) →СаCl2(раствор) +СО2(г) + H2О(раствор)

равнялась 20%масс. Как изменится  скорость данной реакции при снижении концентрации НСl до 15%масс.? 

Ответ:  1,86 раз.

128. Скорость реакции при 40оС равна 0,085 моль/(л∙мин). При какой температуре следует проводить реакцию, чтобы ее скорость равнялась 0,60 моль/(л∙мин), если энергия активации данной реакции – 21,3 кДж/моль? 

Ответ: 138оС.

129. Константа скорости реакции омыления уксусноэтилового эфира:

СН3СООС2Н5(р-р) + КОН(р-р)→СН3СООК (р-р) +С2Н5ОН(р-р)

равна 0,1 л/моль∙мин. Начальная концентрация уксусноэтилового эфира была равна

0,01 моль/л, а щелочи – 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и в тот момент, когда концентрация эфира станет равной 0,008 моль/л.

 Ответ: 5,0∙10-5 и  3,84∙10-5 моль/л∙мин.

130. При повышении температуры с 55 до 85оС скорость гомогенной реакции возросла в 80 раз. Рассчитайте температурный коэффициент и энергию активации данной реакции. 

Ответ: 4,3; 142,5 кДж/моль.

131. Как изменится скорость реакции

2H2S(г) +3O2(г) →2SO2(г) + 2H2О(г)

Если: а)уменьшить объем реакционной смеси в 2 раза?

 б)увеличить концентрацию сероводорода в 3 раза?

Ответ: 32 раза; 9 раз.

132. Начальные концентрация исходных веществ в системе

N2(г) +3H2(г) ↔ 2NH3(г)

составили: азота – 2 моль/л, водорода – 4 моль/л. Как изменится  скорость данной реакции при снижении концентрации водорода в результате реакции до 2,8 моль/л?

Ответ: 3,6 раза.

133. При повышении температуры с 40 до 75оС скорость гомогенной реакции возросла в 120 раз. Как изменится скорость данной реакции при повышении температуры с 75 до 100оС? 

Ответ: 30,6 раз

134. Как следует изменить объем реакционной смеси системы:

8NH3(г) + 3Br2(ж)→6NH4Br(к) + N2(г),

чтобы скорость реакции увеличилась в 25 раз? 

Ответ: 1,5 раз

135. При уменьшении температуры с 80 до 40оС скорость гомогенной реакции снизилась в 40 раз. Чему равна энергия активации реакции? 

Ответ: 84,7 кДж/моль. 

 136. Константа скорости реакции  2SO2 + O2 → 2SO3 составляет 25 л2/(моль2∙мин). Исходные концентрации SO2 и О2, равны соответственно 0,27 и 0,09 моль/л. Найдите начальную скорость этой реакции и ее скорость в тот момент, когда концентрация O2 снизилась до 0,04 моль/л. 

Ответ: 0,164 и 0,029 моль/л∙мин.

 137. Исходные концентрации N2 и О2 в системе:

N2(г) +O2(г) → 2NО(г)

 равны соответственно 0,06 и 0,02 моль/л. Как изменятся концентрации N2 и О2 к тому моменту, когда скорость реакции снизится в 4,5 раза по сравнению с исходной?

Ответ: 0,0465 и 0,0065 моль/л.

138. Как изменится скорость реакции

2С2Н2(г) + 3H2O(г) → С3Н6О(г) + СО2(г) + Н2(г)

при увеличении давления в системе в 4 раза? 

Ответ: 1024 раза.

139. Как изменится скорость реакции 

Н2О(г) + C(к) → Н2(г) + CO(г),

если: а) уменьшить объем реакционной смеси в 4 раза?

 б) увеличить давление в системе в 5 раз? 

Ответ: 4 раза;  5 раз.

140. Скорость реакции при 25оС равна 0,14 моль/(л∙мин), а при 50оС –

0,88 моль/(л∙мин). Какова энергия активации данной реакции ? Какой будет скорость данной реакции при 40оС? 

Ответ:58,8кДж/моль; 0,44 моль/л∙мин.

Химия. Примеры решения задач контрольной работы