Question

Срочно 50 баллов!!!!!!!! Реакция А+В=С в газовой смеси при Т 300 К заканчивается за 2 ч Объем газовой смеси уменьшили в 5 раз и ввели катализатор, снижающий энергию активацию на 10 000 Дж/моль. За какое время закончится реакция в новых условиях?

Answer 1

Ответ:

Для решения этой задачи необходимо использовать закон Генри, который устанавливает, что концентрация газов в растворе пропорциональна их давлению. Он выражается следующей формулой:

C = k * P

где С - концентрация газа, k - постоянная Генри, P - давление газа.

Также необходимо использовать уравнение скорости реакции, которое для данной реакции имеет вид:

v = k * [A] * [B]

где v - скорость реакции, k - постоянная скорости реакции, [A] и [B] - концентрации реагентов.

Из уравнения скорости реакции видно, что ее скорость зависит от концентраций реагентов. При уменьшении объема газовой смеси в 5 раз концентрация каждого газа увеличивается в 5 раз. Поэтому новые концентрации равны:

[A] = 5 * [A]0

[B] = 5 * [B]0

где [A]0 и [B]0 - исходные концентрации.

Также необходимо учесть влияние катализатора на энергию активации. Согласно формуле Аррениуса, скорость реакции пропорциональна экспоненте отношения энергии активации к температуре:

k = A * exp(-Ea/RT)

где k - постоянная скорости реакции, A - пропорциональность, Ea - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Таким образом, при снижении энергии активации на 10 000 Дж/моль, постоянная скорости реакции увеличится в exp(10000/(8.31*300)) = 17.7 раз.

Исходя из всего вышеизложенного, можно составить следующую систему уравнений:

v = k * [A] * [B]

[A] = 5 * [A]0

[B] = 5 * [B]0

k' = k * 17.7

где k' - новая постоянная скорости реакции.

Подставляя выражения для [A] и [B] в уравнение скорости реакции и заменяя k на k', получаем:

v' = k' * (5 * [A]0) * (5 * [B]0)

v' = 88.5 * k * [A]0 * [B]0

Таким образом, скорость реакции увеличится в 88.5 раз.

Для определения времени, за которое закончится реакция, необходимо воспользоваться уравнением Нернста-Эйнштейна:

t = V / v'

где t - время, V - объем газовой смеси, v' - скорость реакции в новых условиях.

Подставляя известные значения, получаем:

t = (V / (88.5 * k * [A]0 * [B]0))

Ответ: время, за которое закончится реакция в новых условиях, равно V / (88.5 * k * [A]0 * [B]0), где V - объем газовой смеси, k - постоянная скорости реакции, [A]0 и [B]0 - исходные концентрации реагентов.

Answer 2

Reaction Time Calculation

To calculate the reaction time in the new conditions, we need to consider the initial reaction time and the changes made to the gas mixture.

Given information: - Reaction: A + B = C - Temperature (T): 300 K - Initial reaction time: 2 hours - Volume of gas mixture reduced by 5 times - Catalyst introduced, reducing activation energy by 10,000 J/mol

Let's break down the steps to calculate the new reaction time:

1. Calculate the rate constant (k) using the Arrhenius equation: - The Arrhenius equation relates the rate constant to the activation energy (Ea) and temperature (T): ``` k = Ae^(-Ea/RT) ``` Where: - k: rate constant - A: pre-exponential factor (constant) - Ea: activation energy - R: gas constant (8.314 J/(mol·K)) - T: temperature in Kelvin

2. Calculate the initial rate constant (k_initial) using the initial reaction time: - Since the reaction time is given, we can use it to calculate the initial rate constant: ``` k_initial = 1 / (reaction time) ```

3. Calculate the new rate constant (k_new) after introducing the catalyst: - The catalyst reduces the activation energy by 10,000 J/mol, so we need to adjust the value of Ea in the Arrhenius equation: ``` k_new = Ae^(-Ea_new/RT) ``` Where: - Ea_new = Ea - 10,000 J/mol

4. Calculate the new reaction time (t_new) using the new rate constant: - Since the volume of the gas mixture is reduced by 5 times, the reaction rate will increase by a factor of 5. - The reaction rate is directly proportional to the rate constant, so we can use this relationship to calculate the new reaction time: ``` t_new = (1 / (k_new * 5)) * 3600 ``` Where: - t_new: new reaction time in seconds - 3600: conversion factor from hours to seconds

Let's calculate the new reaction time using the given information.

Calculation:

1. Calculate the rate constant (k) using the Arrhenius equation: - We don't have the specific values for A and Ea, so we'll use the general equation for now.

2. Calculate the initial rate constant (k_initial) using the initial reaction time: - k_initial = 1 / (2 hours) = 0.5 hours^(-1)

3. Calculate the new rate constant (k_new) after introducing the catalyst: - Ea_new = Ea - 10,000 J/mol - We don't have the specific value for Ea, so we'll use the general equation for now.

4. Calculate the new reaction time (t_new) using the new rate constant: - t_new = (1 / (k_new * 5)) * 3600

Since we don't have specific values for A, Ea, and Ea_new, we cannot provide an exact calculation for the new reaction time. However, you can use the provided equations and substitute the specific values to calculate the result.

Please note that the reaction time calculation may vary depending on the specific reaction and the values of A, Ea, and Ea_new.