Оглавление:
Химическая кинетика и химическое равновесие
Задача № 1. Написать математическое выражение скорости прямой и обратной реакций:
Пример 59
Для реакции 
согласно закону действия масс выражения скоростей реакции следующие:
где 
— константа скорости прямой реакции;
— соответственно концентрации 
;
где 
— константа скорости обратной реакции;
— концентрация 
.
Задача 43
Определить начальную скорость реакции с константой скорости прямой реакции к в растворе, полученном смешением 2 л 0,6 М раствора 
и 3 л 1 М раствора 
.
Решение:
Уравнение химической реакции, происходящей в смеси двух растворов, следующее:
Согласно закону действия масс выражение скорости химической реакции
Для определения скорости реакции необходимо знать величину концентраций веществ 
в момент их смешения. Для этого определим объем смеси двух растворов:
Зная, что в исходном растворе уксусной кислоты содержится 0,6-2 = = 1,2 моль , находим ее концентрацию в смеси:
В исходном растворе гидроксида аммония содержится 1-3=3 моль , значит, концентрация его в смеси
Определяем начальную скорость реакции:
Задача 44
Как изменится скорость прямой реакции
если давление увеличить в 3 раза?
Решение:
Предположим, что в начальный момент до повышения давления концентрации реагирующих веществ следующие:
Скорость реакции, определяемая по закону действия масс, до повышения давления равна:
Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона 
Повышение давления в 3 раза приводит к повышению концентрации каждого компонента в 3 раза.
Таким образом, после повышения давления концентрации реагирующих веществ станут равными:
Скорость реакции после повышения давления
Повышение скорости реакции будет следующим:
При повышении давления в 3 раза скорость прямой реакции увеличивается в 27 раз.
Задача 45
Во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры с 50 до 90°С? Температурный коэффициент реакции у равен 2,5.
Решение:
Согласно правилу Вант-Гоффа
Задача 46
Константа скорости реакции разложения HI равна 
при 280°С и 
при 300°С. Определить энергию активации, константу скорости при 310 °C и температурный коэффициент скорости реакции.
Решение:
Воспользуемся формулой, являющейся производной уравнения Аррениуса:
где
Теперь, зная энергию активации, можно рассчитать константу скорости реакции при 310 °C:
Отсюда
Определяем температурный коэффициент по следующей формуле:
Отсюда
Задача 47
Написать математические выражения констант равновесия следующих реакций:
Решение:
а) Для гомогенной реакции 
б) Для гетерогенной реакции 
так как концентрации твердых веществ не входят в выражение константы равновесия.
Задача 48
В состоянии равновесия системы 
при определенной температуре концентрации участвующих в равновесии веществ следующие: 
=0,04 моль/л. Рассчитать константу равновесия этой реакции.
Решение:
Подставим в выражение константы равновесия значения равновесных концентрации:
Задача 49
Константа равновесия реакции 
при 1000 °C равна 0,5. Исходные концентрации 
равны соответственно 0,05 моль/л и 0,01 моль/л. Рассчитать их концентрации в состоянии равновесия.
Решение:
Предположим, что в ходе реакции до момента установления состояния химического равновесия концентрация СО уменьшается на X моль/л. Тогда в состоянии химического равновесия концентрации будут следующими:
Математическое выражение константы равновесия данной реакции:
Отсюда находим значение X:
В состоянии равновесия значения концентрации будут следующими:
Задача 50
Для реакции 
рассчитать константу равновесия в стандартных условиях.
Решение:
Между энергией Гиббса и константой равновесия существует следующая взаимосвязь:
Рассчитываем вначале значение 
м
Находим значение константы равновесия реакции в стандартных условиях 
:
Задача 51
В каком направлении сместится равновесие следующих химических реакций:
если увеличить температуру?
если увеличить концентрацию 
для реакции а и уменьшить концентрацию 
для реакции б?
если увеличить давление?
Решение:
Воспользуемся принципом Ле Шателье.
1) Увеличение температуры смещает химическое равновесие в направлении эндотермической реакции, а уменьшение температуры — в направлении экзотермической реакции.
Для реакции 
являющейся эндотермической 
увеличение температуры смещает равновесие в сторону прямой реакции 
.
2) Увеличение концентрации одного из участвующих в равновесии веществ смещает химическое равновесие в сторону реакции, уменьшающей концентрацию этого вещества.
Уменьшение концентрации одного из участвующих в равновесии веществ смещает химическое равновесие в сторону реакции, увеличивающей концентрацию этого вещества.
Для реакции 
увеличение концентрации , являющегося реактивом, смещает равновесие в сторону реакции, уменьшающей его концентрацию, т.е. в прямом направлении .
3) Увеличение давления смещает химическое равновесие в направлении реакции, вызывающей уменьшение объема системы, т.е. в сторону реакции с уменьшением числа газообразных молекул.
Для реакции 
увеличение давления смещает равновесие в сторону обратной реакции 
, так как число молекул исходных веществ (2 молекулы 
) меньше, чем число молекул продуктов реакции (2 молекулы 
молекула 
, итого 3 молекулы).
Эти задачи взяты со страницы решения задач по неорганической химии:
Задачи с решением по неорганической химии
Возможно эти страницы вам будут полезны:
