Обчислення швидкості реакції внаслідок зміни температури

Залежність швидкості реакції від температури визначається правилом Вант-Гоффа:

де: υ (t2) - швидкість реакції при температурі t2. до якої нагрівалася або охолоджувалася система; υ (t1) - швидкість реакції при початковій температурі t1;  - температурний коефіцієнт, який показує у скільки разів збільшується швидкість реакції при підвищенні температури на кожні 10 ° С (для більшості реакцій  = 2/4).

У скільки разів збільшиться швидкість реакції при підвищенні температури від 40 ° С до 100 ° С, приймаючи температурний коефіцієнт рівним 2?

Відповідно до правила Вант-Гоффа знаходимо, у скільки разів зміниться швидкість реакції при збільшенні температури:

υ (100 °) = υ (40 °) · 2 0,1 (100 - 40) = υ (40 °) · 2 6 = 64υ (40 °).

При температурі 100 ° С швидкість реакції зростає в порівнянні зі швидкістю цієї ж реакції при 40 ° С в 64 рази.

Відповідь: Збільшиться в 64 рази.

Реакція при температурі 50 ° С протікає за 2 хв 15 с. За який період часу закінчиться ця реакція при температурі:

б) 30 ° С, якщо температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3?

t1 = 2 хв 15 с = 135 с

а) Знаходимо швидкість реакції при 70 ° С:

υ (70 °) = υ (50 °) · 3 0,1 (70 - 50) = υ (50 °) · 3 2 = 9υ (50 °)

Швидкість реакції при підвищенні температури на 20 ° С вище початкової зросте в 9 разів.

З іншого боку, швидкість реакції обернено пропорційна часу протікання реакції, отже, при 70 ° С час протікання реакції скоротиться в 9 разів.

б) Розрахуємо, у скільки разів швидкість реакції при 50 ° С перевищує швидкість тієї ж реакції при 30 ° С:

υ (50 °) = υ (30 °) · 3 0,1 (50 - 30) = υ (30 °) · 3 2 = 9υ (30 °).

Швидкість реакції при 30 ° С в 9 разів менше швидкості реакції при 50 ° С, отже, час її протікання в 9 разів більше:

t2 = t1 · 9 = 135 c · 9 = 1215 с = 20 хв 15 с.

При температурі 30 ° С реакція протікає за 25 хв, при 50 ° С - за 4 хв. Розрахувати температурний коефіцієнт реакції.

Виходимо з співвідношення (1.3):

υ (50 °) = υ (30 °) ·  0,1 (50 - 30) = υ (30 °)  2

 =.

Оскільки швидкість реакції є зворотна величина часу протікання реакції, розраховуємо температурний коефіцієнт реакції:

 =

хімічна рівновага

Хімічні реакції, в результаті яких вихідні речовини повністю перетворюються на продукти реакції, називають необоротними. Реакції, продукти яких в тих же умовах здатні реагувати один з одним, утворюючи вихідні речовини, називають оборотними. Реакцію між вихідними речовинами називають прямою, її швидкість позначається υ →. Реакцію між утвореними речовинами називають про б р а т н о м, її швидкість позначається υ ←. Відповідно до закону збереження мас в початковий момент часу величина швидкості прямої реакції має максимальне значення, тоді як величина швидкості зворотної реакції дорівнює нулю. Згодом концентрація вихідних речовин зменшується, а концентрація продуктів реакції, навпаки, зростає. Як наслідок, зменшується швидкість прямої реакції і зростає швидкість зворотної реакції. У той момент, коли обидві швидкості стають рівними, система переходить в рівноважний стан. Молярні концентрації беруть участь в реакції речовин перестають змінюватися, їх називають рівноважними, позначаючи [] р.

Наприклад, для гомогенної реакції 2SO2 + О2 = 2SО3:

З настанням хімічної рівноваги: ​​υ → = υ ←

де: Кх · р - константа хімічної рівноваги;

При величині Кх · р> 1 вихід продуктів реакції великий; при Кх · р <1 выход продуктов реакции незначителен.