Question

57. Как изменится скорость химической реакции 2А + 2В = С, если концен- трацию одного из реагирующих веществ увеличить в три раза, а темпера- туру смеси понизить на 30оС? Температурный коэффициент равен 2.

Answer 1

Ответ:

Увеличится в 1,125 раза

Объяснение:

Увеличение концентрации

V₁ = k * [A]² * [B]²

пусть увеличиваем  [A]

V₂ = k * [3A]² * [B]²

V₂/ V₁ = (k * [3A]² * [B]²)/(k * [A]² * [B]²) = 9 Увеличение скорости в 9 раз

понижение температуры

V₂/ V₁ = Υ^[(t₂-t₁)/10] = 2⁻³ Снижение скорости в 8 раз

Суммарное изменение скорости: увеличение в 9/8 раз

Answer 2

Для определения, как изменится скорость химической реакции при изменении концентрации и температуры, мы можем использовать уравнение Аррениуса для скорости реакции:

$k = A \cdot e^{\left(-\frac{E_a}{RT}\right)}$

где:

• $k$ - скорость реакции,
• $A$ - преэкспоненциальный множитель (постоянная скорости),
• $E_a$ - энергия активации,
• $R$ - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)),
• $T$ - температура в Кельвинах.

Для данной реакции у нас есть информация о температурном коэффициенте ($2$), что означает, что при увеличении температуры на 1 градус Цельсия скорость реакции увеличится в 2 раза. Это можно выразить следующим образом:

$\frac{k_2}{k_1} = e^{\left(\frac{2E_a}{R}\left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right)\right)}$

где $k_1$ - скорость реакции при температуре $T_1$, а $k_2$ - скорость реакции при температуре $T_2$.

Давайте теперь рассмотрим изменение концентрации одного из реагентов. Пусть изначально у нас была концентрация $A$ и $B$ равная $C_0$, а затем мы увеличили концентрацию одного из них в 3 раза. Пусть $C_1$ - новая концентрация одного из реагентов, а остальные концентрации остались неизменными ($C_0$). Тогда отношение скоростей при разных концентрациях можно выразить как:

$\frac{k_3}{k_1} = \left(\frac{C_1 + C_0}{C_0}\right)^n$

где $k_3$ - скорость реакции при новой концентрации $C_1$, а $n$ - порядок реакции (какие степени концентраций входят в уравнение реакции).

Теперь у нас есть два уравнения, одно для изменения температуры и одно для изменения концентрации. Мы можем объединить их, чтобы выразить отношение $k_3$ к $k_1$:

$\frac{k_3}{k_1} = e^{\left(\frac{2E_a}{R}\left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right)\right)} \cdot \left(\frac{C_1 + C_0}{C_0}\right)^n$

Теперь мы можем подставить данные:

• $T_1$ - изначальная температура.
• $T_2$ - новая температура ($T_1 - 30^\circ C$).
• $C_1$ - новая концентрация ($3C_0$).
• $n$ - порядок реакции (неизвестен, должен быть определен из экспериментальных данных или контекста задачи).
• $R$ - универсальная газовая постоянная ($8.314 \, \text{Дж/(моль·К)}$).

Из этих данных вы сможете вычислить, как изменится скорость реакции при указанных изменениях температуры и концентрации, при условии, что порядок реакции известен.