Question

1. Для рівноваги 203(г) + 302(г) напишіть вираз ЗДМ для прямої реакції. Як зміниться швидкість прямої реакції, якщо при сталій температурі збільшити концентрацію Оз у 4 рази? 2. Правило Вант-Гоффа Температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2,5. Як зміниться швидкість реакції при зниженні температури з 135 °C до 95 °C? 3. Напишіть вираз для константи рівноваги гетерогенної системи CO2(г) + C(т) + 2CO(г). Як зміниться швидкість прямої реакції утворення СО, якщо концентрацію СО2 зменшити у 4 рази? Як слід змінити тиск, щоб підвищити вихід СО? Помогите все это решить

Answer 1

Правило Вант-Гоффа — емпіричне правило, яке дає змогу в першому наближенні оцінити вплив температури на швидкість протікання хімічної реакції в невеликому температурному інтервалі (зазвичай від 0 до 100 °C). Якоб Гендрік Вант-Гофф на основі багатьох експериментів сформулював таке правило:

При збільшенні температури на кожні 10 градусів константа швидкості гомогенної елементарної реакції збільшується у два-чотири рази.

Правило описується рівнянням:

{\displaystyle v_{2}=v_{1}\cdot \gamma ^{(T_{2}-T_{1})/10}}{\displaystyle v_{2}=v_{1}\cdot \gamma ^{(T_{2}-T_{1})/10}}

де {\displaystyle v_{2}}{\displaystyle v_{2}} — швидкість реакції при температурі {\displaystyle T_{2}}T_2, {\displaystyle v_{1}}{\displaystyle v_{1}} — швидкість реакції при температурі {\displaystyle T_{1}}T_1, {\displaystyle \gamma }\gamma — температурний коефіцієнт швидкості реакції (якщо він, наприклад, дорівнює 2, то швидкість реакції буде збільшуватися вдвічі при збільшенні температури на 10 градусів).

Правило Вант-Гоффа має обмежену сферу застосування. Багато реакцій йому не підкоряються, наприклад реакції, що відбуваються при високих температурах, дуже швидкі та дуже повільні реакції. Правилу Вант-Гоффа також не підкоряються реакції, у яких беруть участь великі молекули, наприклад білки в біологічних системах. Температурну залежність швидкості реакції більш коректно описує рівняння Арреніуса.

З рівняння Вант-Гоффа температурний коефіцієнт вираховується за формулою:

Answer 2

1. Для рівноваги 203(г) + 302(г) вираз ЗДМ для прямої реакції буде:

$K_c = \frac{{[O_3]}}{{[O_2]^3}}$

Де [O_3] та [O_2] позначають концентрації Озону (О3) та Оксигену (О2) відповідно.

Якщо при сталій температурі збільшити концентрацію Оз у 4 рази, то новий вираз ЗДМ для прямої реакції буде:

$K_c' = \frac{{[O_3']}}{{[O_2]^3}}$

2. За правилом Вант-Гоффа, температурний коефіцієнт швидкості реакції (k) задається формулою:

$k = A \cdot e^{-\frac{{E_a}}{{RT}}}$

Де:

• k - швидкість реакції
• A - пропорційність (передекспоненціальний множник)
• E_a - енергія активації
• R - універсальна газова стала
• T - температура в Кельвінах

Якщо знижується температура з 135 °C до 95 °C, то швидкість реакції зміниться за формулою Вант-Гоффа, підставивши нові значення температур:

$k' = A \cdot e^{-\frac{{E_a}}{{R \cdot T'}}}$

3. Вираз для константи рівноваги гетерогенної системи CO2(г) + C(т) + 2CO(г) буде:

$K_p = \frac{{P_{CO}^2}}{{P_{CO_2} \cdot P_C}}$

Де $P_{CO}$, $P_{CO_2}$ і $P_C$ позначають частковий тиск СО, СО2 і С відповідно.

Якщо концентрацію СО2 зменшити у 4 рази, то новий вираз для константи рівноваги буде:

$K_p' = \frac{{P_{CO}^2}}{{(P_{CO_2}/4) \cdot P_C}}$

Щоб підвищити вихід СО, слід збільшити тиск. За зворотним пропорційним співвідношенням виразу для константи рі