Question

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ, ДАЮ 50 БАЛЛОВ! Пример 11. Скорость реакции 2H2(газ) + 2NO(газ) - N2(газ) + 2H2O(газ) описывается кинетическим уравнением r = k[NO]2[H2]. Для этой реакции был предложен следующий механизм: 2NO - N2O2 (k1, k 1, быстрая), N2O2 + H2 -> H2O+ N2O (k2, медленная), N2O+ H2 -> H2O+ N2 (k3, быстрая). Совместим ли этот механизм с экспериментальным кинетиче- ским уравнением?

Answer 1

Ответ: Дэ совместим

Объяснение:

Кароч пользуемся квазиравновесием, потому что оно наступает быстро:

Kp= k1/k(-1) = [N2O2]/[NO]^2

Отсюдо следует что:

[N2O2] = k1/k(-1) * [NO]^2

R(реакции) это тупо R(обр) N2

И это тупо k3*[N2O][H2]
Т.к. расходуется N2O быстрее, чем производится, накапливаться он не будет, средняя стадия будет лимитирующей. Пользуемся квазистационаром:
r(обр) N2O = r(расх) N2O

Отсюда: k2[N2O2][H2]= k3[N2O][H2]

k2[N2O2] = k3[N2O]
[N2O]= k2/k3 * [N2O2]

[N2O] = k2/k3 * k1/k(-1) * [NO]^2

Подставляем в изначальное вырожение:

r= k3 * [H2] * k2/k3 * k1/k(-1) * [NO]^2

r= k2*k1/k(-1) * [H2] * [NO]^2

Фигачим всё в k(eff):

r = k(eff) * [H2] * [NO]^2

чтд

Answer 2

Для определения совместимости данного механизма с экспериментальным кинетическим уравнением, нам нужно сначала рассмотреть промежуточные шаги в механизме и затем выразить скорость реакции через концентрации реактантов, как это делается в элементарных шагах механизма.

Давайте разберемся с каждым шагом по порядку:

1. Шаг: 2NO -> N2O2 (k1, быстрый)
2. Шаг: N2O2 + H2 -> H2O + N2O (k2, медленный)
3. Шаг: N2O + H2 -> H2O + N2 (k3, быстрый)

Сначала рассмотрим шаг 2, который является медленным и образует промежуточное вещество N2O. Давайте выразим скорость образования N2O на основе этого шага:

r2 = k2[N2O2][H2]

Теперь, используя шаг 3, выразим скорость образования N2:

r3 = k3[N2O][H2]

Затем, используя шаг 1, выразим скорость исчезновения N2O2:

r1 = -2k1[NO]^2

Теперь мы можем объединить эти шаги и выразить скорость образования N2 на основе механизма:

r = r3 = k3[N2O][H2]

Теперь давайте сравним полученное уравнение для скорости реакции с экспериментальным кинетическим уравнением:

r = k[NO]^2[H2]

Сравнив эти уравнения, мы видим, что они не совпадают. Механизм не совместим с экспериментальным кинетическим уравнением, потому что они предсказывают разные зависимости скорости реакции от концентраций реактантов.

Чтобы механизм был совместим с экспериментальным уравнением, необходимо, чтобы элементарные шаги механизма были такими, чтобы их сумма давала именно это экспериментальное уравнение скорости реакции. В данном случае, это не выполняется, и механизм не совместим с экспериментальным уравнением скорости реакции.