Question

Визначити швидкість реакції при 100°C, якщо при 80°С і швидкість сановить 0,48 моль/л хв, а температурний коефіцієнт -4​

Answer 1

Ответ:

Для знаходження швидкості реакції за нової температури використовуємо рівняння Вант-Гоффа:

ln(k2/k1) = Ea/R * (1/T1 - 1/T2)

де k1 - швидкість реакції при температурі T1;

k2 - швидкість реакції при температурі T2;

Ea - енергія активації, Дж/моль;

R - універсальна газова стала, 8,314 Дж/(моль∙К);

T1, T2 - температури, К.

За умовою:

k1 = 0,48 моль/л∙хв

T1 = 80°C = 353 K

T2 = 100°C = 373 K

Ea = ? (щоб знайти Ea, потрібно знати конкретну реакцію)

Температурний коефіцієнт з негативним значенням (-4) свідчить про те, що реакція є екзотермічною (виділяє тепло). Це може бути співвідносне з термітичною реакцією, наприклад:

Fe + Al(OH)3 -> Fe(OH)3 + Al

Для найпростішого випадку (реакція першого порядку) попередньо можна визначити енергію активації Ea, взявши логарифм відношення швидкостей при двох різних температурах:

ln(k2/k1) = Ea/R * (1/T1 - 1/T2)

ln(k2/0,48) = Ea/(8,314) * (1/353 - 1/373)

ln(k2/0,48) = Ea/(2078,5)

Ea = 2078,5 * ln(k2/0,48)

Якщо ми знаємо значення Ea, то можемо визначити швидкість реакції при новій температурі:

ln(k2/k1) = Ea/R * (1/T1 - 1/T2)

ln(k2/0,48) = Ea/(8,314) * (1/353 - 1/373)

ln(k2/0,48) = Ea/(2078,5)

k2 = 0,48 * exp(Ea/(2078,5) * (1/353 - 1/373))

Отже, швидкість реакції при 100°C буде залежати від конкретної реакції і значення Ea для неї.

Answer 2

Для визначення швидкості реакції при 100°C, вам знадобиться використати реакційну швидкість при 80°C та температурний коефіцієнт.

Температурний коефіцієнт швидкості реакції визначається наступним чином:

k2/k1 = exp((Ea/R) * (1/T1 - 1/T2))

Де: k1 - швидкість реакції при температурі T1, k2 - швидкість реакції при температурі T2, Ea - енергія активації реакції, R - універсальна газова константа (приблизно 8.314 Дж/(моль·К)), T1 - початкова температура (в Кельвінах), T2 - кінцева температура (в Кельвінах).

Ми маємо значення швидкості при 80°C (T1 = 80°C + 273.15 = 353.15 K), k1 = 0.48 моль/л·год, і температурний коефіцієнт -4.

Тепер, ми можемо використати вираз для визначення k2 при 100°C (T2 = 100°C + 273.15 = 373.15 K):

k2/0.48 = exp((-4 * 8.314) * (1/353.15 - 1/373.15))

Розрахуємо праву сторону виразу:

k2/0.48 = exp((-33.256) * (0.002836 - 0.002679))

k2/0.48 = exp((-33.256) * 0.000157)

k2/0.48 = exp(-0.005225)

Тепер розрахуємо значення k2:

k2 = 0.48 * exp(-0.005225)

k2 ≈ 0.48 * 0.994785

k2 ≈ 0.477 моль/л·год

Отже, швидкість реакції при 100°C складає приблизно 0.477 моль/л·год.