Question

Скорость реакции при 20 °С и 40 °С равна соответственно 0,02 и 0,125 моль/(л∙мин). Определите скорость реакции при 10 °С.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Скорость реакции при 20 °С и 40 °С равна соответственно 0,02 и 0,125 моль/(л∙мин). Определите скорость реакции при 10 °С.

Скорость  при 20°С  равна  0,02 моль/(л·мин) ,  а  при 40° С  скорость  взросла  и  стала  равной  0,125 моль/(л·мин)

 Вычислим,  во  сколько  раз  изменилась  скорость  реакции:

   0,125  :  0,02 = 6,25  раз.   Такое  возможно,  если температурный  коэффициент  реакции  равен  2,5      (2,5)² =  6,25

 Скорость  реакции  при  изменении  температуры на 10°С  изменяется  в  2,5  раза.

Answer 2

Для определения скорости реакции при разных температурах, можно использовать уравнение Аррениуса, которое связывает скорость реакции с температурой:

$k_1 \cdot e^{-\frac{E_a}{R \cdot T_1}} = k_2 \cdot e^{-\frac{E_a}{R \cdot T_2}}$

Где:

• $k_1$ и $k_2$ - константы скорости реакции при температурах $T_1$ и $T_2$ соответственно,
• $E_a$ - энергия активации реакции,
• $R$ - универсальная газовая постоянная,
• $T_1$ и $T_2$ - температуры в Кельвинах.

Первоначально нам нужно выразить константы скорости через известные данные:

$k_1 = 0.02 \, \text{моль/(л∙мин)}$ $k_2 = 0.125 \, \text{моль/(л∙мин)}$ $T_1 = 20 + 273.15 \, \text{К}$ $T_2 = 40 + 273.15 \, \text{К}$

Теперь мы можем выразить $E_a$ из уравнения Аррениуса:

$E_a = -R \cdot \frac{\ln\left(\frac{k_1}{k_2}\right)}{\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}}$

Подставим известные значения и рассчитаем $E_a$:

$R = 8.314 \, \text{Дж/(моль∙К)}$

$E_a = -8.314 \, \text{Дж/(моль∙К)} \cdot \frac{\ln\left(\frac{0.02 \, \text{моль/(л∙мин)}}{0.125 \, \text{моль/(л∙мин)}}\right)}{\frac{1}{20 + 273.15 \, \text{К}} - \frac{1}{40 + 273.15 \, \text{К}}}$

Рассчитываем $E_a$:

$E_a \approx 29311.47 \, \text{Дж/моль}$

Теперь мы можем использовать полученное значение $E_a$ и уравнение Аррениуса для определения скорости реакции при 10 °C ($T_3 = 10 + 273.15 \, \text{К}$):

$k_3 = k_1 \cdot e^{-\frac{E_a}{R \cdot T_3}}$

Подставляем значения:

$k_3 = 0.02 \, \text{моль/(л∙мин)} \cdot e^{-\frac{29311.47 \, \text{Дж/моль}}{8.314 \, \text{Дж/(моль∙К)} \cdot (10 + 273.15 \, \text{К})}}$

Рассчитываем $k_3$:

$k_3 \approx 0.0025 \, \text{моль/(л∙мин)}$

Итак, скорость реакции при 10 °C составляет примерно 0.0025 моль/(л∙мин).