Обучающие задачи

1. Во сколько раз нужно увеличить давление, чтобы скорость реакции

2NO_(газ) + O_2(газ)  2NO_2(газ) увеличилась в 1000 раз?

Решение. Запишем закон действующих масс для данной реакции при первоначальном давлении, приняв ее за одностадийную:

v_o = k ^. [NO]^{2 .} [O₂]

При увеличении давления в х раз путем сжатия концентрация каждого вещества увеличится в х раз, а скорость реакции при этом увеличится, по условию, в 1000 раз, т.е. v₁ = 1000 ^. v_o.

В этом случае кинетическое уравнение будет выглядеть так:

v₁ = k ^. (x ^. [ NO])^{2 .} (x ^. [O₂]) = x^{3 .} v_o, то есть x^{3 .} v_o = 1000 ^. v_o

Отсюда, х³ = 1000, следовательно, х = 10.

Таким образом, чтобы увеличить скорость данной реакции в 1000 раз, нужно увеличить давление в 10 раз.

2. Как изменится скорость химической реакции

2Fe_(тв.) + 3Сl_2(газ)  2FeCl_3(тв.)

если давление в системе увеличить в 5 раз?

Решение. Концентрация железа (твердого вещества) не входит в кинетическое уравнение прямой реакции, поэтому оно будет выглядеть так:

v_o = k ^. [Cl₂]³

При увеличении давления в 5 раз концентрация хлора увеличится тоже в 5 раз и скорость реакции будет равна:

v₁ = k ^. (5 ^. [Cl₂])³ = 125 ^. k ^. [Cl₂]³ = 125 ^. v_o

Таким образом, скорость реакции увеличится в 125 раз.

3. Скорость некоторой реакции увеличивается в 3.5 раза при повышении температуры реакционной смеси на 10⁰. Во сколько раз увеличится скорость при повышении температуры от 30⁰ до 85 ⁰С?

Решение. По правилу Вант-Гоффа скорость реакции v₁ при температуре t₁ связана со скоростью реакции v₂ при температуре t₂ следующим образом:

Подставим в это уравнение данные из условия задачи:

v₂ = v₁ ^. 3.5 = v₁ ^. 3.5^5.5 = 982.6 ^. v₁

Таким образом, скорость реакции увеличится в 982.6 раза.