ამოცანა 127.
როგორ შეიცვლება გაზის ფაზაში მიმდინარე რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურის 60 ° C-ით მატებით, თუ ამ რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი არის 2?
გადაწყვეტილება:

შესაბამისად, რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურის 600 C 0-ით ზრდით 64-ჯერ აღემატება საწყისი რეაქციის სიჩქარეს.

ამოცანა 121.
გოგირდის და მისი დიოქსიდის დაჟანგვა მიმდინარეობს განტოლებების მიხედვით:
ა) S (c) + O 2 \u003d SO 2 (g); ბ) 2SO 2 (დ) + O 2 = 2SO 3 (დ).
როგორ შეიცვლება ამ რეაქციების სიჩქარე, თუ თითოეული სისტემის მოცულობა გაოთხმაგდება?
გადაწყვეტილება:
ა) S (c) + O 2 \u003d SO 2 (გ)
ავღნიშნოთ აირისებრი რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციები: = ა, = ბ. Მიხედვით მასობრივი მოქმედების კანონიმოცულობის ცვლილებამდე წინა და საპირისპირო რეაქციების სიხშირე შესაბამისად ტოლია:

V pr \u003d k. ა; V arr \u003d k. ბ.

ჰეტეროგენული სისტემის მოცულობის ოთხჯერ შემცირების შემდეგ აირისებრი ნივთიერებების კონცენტრაცია გაიზრდება ოთხჯერ: 4ა, = 4ბ.ახალ კონცენტრაციებში, წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარე თანაბარი იქნება

შესაბამისად, სისტემაში მოცულობის შემცირების შემდეგ, წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარე ოთხჯერ გაიზარდა. სისტემის წონასწორობა არ შეცვლილა.

ბ) 2SO 2 (გ) + O 2 = 2SO 3 (გ)
ავღნიშნოთ რეაქციაში მყოფი ნივთიერებების კონცენტრაციები: = ა, = ბ, = თან.მასის მოქმედების კანონის მიხედვით, მოცულობის ცვლილებამდე წინა და საპირისპირო რეაქციების სიჩქარე, შესაბამისად, ტოლია:

V pr \u003d ka 2 b; Vo b p = kc 2 .

ჰომოგენური სისტემის მოცულობის ოთხჯერ შემცირების შემდეგ, რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაცია გაიზრდება ოთხჯერ: = 4 ა, = 4ბ, = 4 წმახალ კონცენტრაციებში, წინა და საპირისპირო რეაქციების სიხშირე თანაბარი იქნება:

შესაბამისად, სისტემაში მოცულობის შემცირების შემდეგ, პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე გაიზარდა 64-ჯერ, ხოლო საპირისპირო - 16-ით. სისტემის წონასწორობა გადავიდა მარჯვნივ, აირისებრი ნივთიერებების წარმოქმნის შემცირების მიმართულებით.

ერთგვაროვანი სისტემის წონასწორობის მუდმივები

ამოცანა 122.
დაწერეთ გამოხატულება ერთგვაროვანი სისტემის წონასწორობის მუდმივისთვის:
N 2 + ZN 2 \u003d 2NH 3. როგორ შეიცვლება ამიაკის წარმოქმნის პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე, თუ წყალბადის კონცენტრაცია გასამმაგდება?
გადაწყვეტილება:
რეაქციის განტოლება:

N 2 + ZN 2 \u003d 2NH 3

ამ რეაქციის წონასწორობის მუდმივის გამოხატულებაა:

ავღნიშნოთ აირისებრი რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციები: = ა, = ბ. მასის მოქმედების კანონის მიხედვით, პირდაპირი რეაქციების სიჩქარე წყალბადის კონცენტრაციის გაზრდამდე არის: V pr = kab 3 . წყალბადის კონცენტრაციის სამჯერ გაზრდის შემდეგ საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციები ტოლი იქნება: = ა, = 3ბ. ახალ კონცენტრაციებში პირდაპირი რეაქციების სიჩქარე ტოლი იქნება:

შესაბამისად, წყალბადის კონცენტრაციის სამჯერ გაზრდის შემდეგ, რეაქციის სიჩქარე გაიზარდა 27-ჯერ. წონასწორობა, ლე შატელიეს პრინციპის მიხედვით, გადავიდა წყალბადის კონცენტრაციის შემცირების მიმართულებით, ანუ მარჯვნივ.

ვ დავალება 123.
რეაქცია მიმდინარეობს N 2 + O 2 = 2NO განტოლების მიხედვით. საწყისი მასალების კონცენტრაციები რეაქციის დაწყებამდე იყო = 0,049 მოლ/ლ, = 0,01 მოლ/ლ. გამოთვალეთ ამ ნივთიერებების კონცენტრაცია, როდესაც = 0,005 მოლ/ლ. პასუხი: 0,0465 მოლ/ლ; = 0,0075 მოლ/ლ.
გადაწყვეტილება:
რეაქციის განტოლება არის:

რეაქციის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ 2 მოლი NO-ს წარმოქმნა მოიხმარს 1 მოლი N 2 და O 2, ანუ NO ფორმირებისთვის საჭიროა ორჯერ ნაკლები N 2 და O 2. ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ 0,005 მოლი NO ფორმირებისთვის საჭიროა 0,0025 მოლი N 2 და O 2 თითოეული. მაშინ საწყისი ნივთიერებების საბოლოო კონცენტრაციები ტოლი იქნება:

Დასასრული = ref. - 0,0025 \u003d 0,049 - 0,0025 \u003d 0,0465 მოლ / ლ;
საბოლოო = ref. - 0,0025 \u003d 0,01 - 0,0025 \u003d 0,0075 მოლ / ლ.

პასუხი:საბოლოო = 0,0465 მოლ/ლ; საბოლოო = 0,0075 მოლ/ლ.

ამოცანა 124.
რეაქცია მიმდინარეობს N 2 + ZN 2 \u003d 2NH 3 განტოლების მიხედვით. მასში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციები (მოლ/ლ): = 0,80; = 1,5; = 0.10. გამოთვალეთ წყალბადის და ამიაკის კონცენტრაცია = 0,5 მოლ/ლ. პასუხი: \u003d 0,70 მოლ / ლ; [H 2) \u003d \u003d 0,60 მოლ/ლ.
გადაწყვეტილება:
რეაქციის განტოლება არის:

N2 + 3H2 = 2NH3

განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ 1 მოლი N 2-დან წარმოიქმნება 2 მოლი NH 3 და მოიხმარება 3 მოლი H 2. ამრიგად, რეაქციაში გარკვეული რაოდენობის აზოტის მონაწილეობით წარმოიქმნება ორჯერ მეტი ამიაკი და სამჯერ მეტი წყალბადი რეაგირებს. გამოვთვალოთ აზოტის რაოდენობა, რომელმაც რეაგირება მოახდინა: 0,80 - 0,50 = 0,30 მოლი. გამოთვალეთ წარმოქმნილი ამიაკის რაოდენობა: 0.3 . 2 = 0,6 მოლი. გამოთვალეთ რეაქციაში მოხვედრილი წყალბადის რაოდენობა: 0.3. 3 \u003d 0,9 მოლი. ახლა ჩვენ ვიანგარიშებთ რეაქტიული ნივთიერებების საბოლოო კონცენტრაციას:

საბოლოო = 0,10 + 0,60 = 0,70 მოლი;
[H 2] დასასრული. \u003d 1.5 - 0.90 \u003d 0.60 მოლი;
საბოლოო \u003d 0,80 - 0,50 \u003d 0,30 მოლი.

პასუხი:= 0,70 მოლ/ლ; [H 2) \u003d \u003d 0,60 მოლ/ლ.

სიჩქარე, რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურის კოეფიციენტი

ამოცანა 125.
რეაქცია მიმდინარეობს H 2 + I 2 \u003d 2HI განტოლების მიხედვით. ამ რეაქციის სიჩქარის მუდმივი გარკვეულ ტემპერატურაზე არის 0,16. რეაქტიული ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები (მოლ/ლ): [H 2] \u003d 0.04:
= 0.05. გამოთვალეთ რეაქციის საწყისი სიჩქარე და მისი სიჩქარე = 0,03 მოლ/ლ. პასუხი: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4
გადაწყვეტილება:
რეაქციის განტოლება არის:

H 2 + I 2 \u003d 2HI

რეაგენტების საწყის კონცენტრაციებზე, მასის მოქმედების კანონის მიხედვით, რეაქციის სიჩქარე ტოლი იქნება საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციების აღნიშვნისას: [Н 2 ] = ა, = ბ.

V pr \u003d k აბ = 0,16 . 0,04 . 0,05 = 3,2 . 10 -4 .

ჩვენ ვიანგარიშებთ წყალბადის რაოდენობას, რომელიც შევიდა რეაქციაში, თუ მისი კონცენტრაცია შეიცვალა და გახდა 0,03 მოლ / ლ, მივიღებთ: 0,04 - 0,03 \u003d 0,01 მოლი. რეაქციის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ წყალბადი და იოდი ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან 1: 1 თანაფარდობით, რაც ნიშნავს, რომ რეაქციაში ასევე შევიდა 0,01 მოლი იოდი. ამრიგად, იოდის საბოლოო კონცენტრაცია არის: 0,05 -0,01 \u003d 0,04 მოლი. ახალ კონცენტრაციებში პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე იქნება:

პასუხი: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4 .

ამოცანა 126.
გამოთვალეთ რამდენჯერ შემცირდება გაზის ფაზაში მიმდინარე რეაქციის სიჩქარე, თუ ტემპერატურა შემცირდება 120-დან 80 ° C-მდე. რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი З.
გადაწყვეტილება:
ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე განისაზღვრება ვან ჰოფის ემპირიული წესით ფორმულის მიხედვით:

ამიტომ, რეაქციის სიჩქარე; 800 C 0-ზე რეაქციის სიჩქარე 1200 C 0-ზე 81-ჯერ ნაკლებია.

მაგალითი 1

რამდენჯერ გაიზრდება რეაქციის სიჩქარე?

ა) C + 2 H 2 \u003d CH 4

ბ) 2 NO + Cl 2 = 2 NOCl

როდესაც სისტემაში წნევა სამჯერ იზრდება?

გადაწყვეტილება:

სისტემაში წნევის სამჯერ გაზრდა უდრის თითოეული აირისებრი კომპონენტის კონცენტრაციის სამჯერ გაზრდას.

მასის მოქმედების კანონის შესაბამისად, ჩვენ ვწერთ კინეტიკურ განტოლებებს თითოეული რეაქციისთვის.

ა) ნახშირბადი არის მყარი ფაზა, წყალბადი კი გაზის ფაზა. ჰეტეროგენული რეაქციის სიჩქარე არ არის დამოკიდებული მყარი ფაზის კონცენტრაციაზე, ამიტომ იგი არ შედის კინეტიკურ განტოლებაში. პირველი რეაქციის სიჩქარე აღწერილია განტოლებით

წყალბადის საწყისი კონცენტრაცია იყოს ტოლი X, მაშინ v 1 \u003d kx 2.წნევის სამჯერ გაზრდის შემდეგ წყალბადის კონცენტრაცია გახდა 3 Xდა რეაქციის სიჩქარე v 2 \u003d k (3x) 2 \u003d 9kx 2.შემდეგი, ჩვენ ვიპოვით სიჩქარის თანაფარდობას:

v 1:v 2 = 9kx 2:kx 2 = 9.

ასე რომ, რეაქციის სიჩქარე გაიზრდება 9-ჯერ.

ბ) მეორე რეაქციის კინეტიკური განტოლება, რომელიც ერთგვაროვანია, დაიწერება როგორც . მოდით საწყისი კონცენტრაცია არაუდრის Xდა საწყისი კონცენტრაცია Cl 2უდრის ზე, მაშინ v 1 = kx 2 y; v 2 = k(3x) 2 3y = 27kx 2 y;

v2:v1 = 27.

რეაქციის სიჩქარე გაიზრდება 27-ჯერ.

მაგალითი 2

A და B ნივთიერებებს შორის რეაქცია მიმდინარეობს 2A + B = C განტოლების მიხედვით. A ნივთიერების კონცენტრაცია არის 6 მოლ/ლ, ხოლო B ნივთიერება 5 მოლ/ლ. რეაქციის სიჩქარის მუდმივია 0,5 (ლ 2 ∙მოლი -2 ∙წ -1). გამოთვალეთ ქიმიური რეაქციის სიჩქარე საწყის მომენტში და იმ მომენტში, როდესაც სარეაქციო ნარევში რჩება B ნივთიერების 45%.

გადაწყვეტილება:

მასის მოქმედების კანონის საფუძველზე, ქიმიური რეაქციის სიჩქარე საწყის მომენტში არის:

= 0,5∙6 2∙5 = 90,0 mol∙s -1 ∙l -1

გარკვეული პერიოდის შემდეგ, B ნივთიერების 45% დარჩება სარეაქციო ნარევში, ანუ B ნივთიერების კონცენტრაცია გახდება 5-ის ტოლი. 0,45= 2,25 მოლ/ლ. ეს ნიშნავს, რომ B ნივთიერების კონცენტრაცია შემცირდა 5.0 - 2.25 \u003d 2.75 მოლ / ლ.

ვინაიდან A და B ნივთიერებები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან 2:1 თანაფარდობით, A ნივთიერების კონცენტრაცია შემცირდა 5,5 მოლ/ლ-ით (2,75∙2=5,5) და გახდა 0,5 მოლ/ლ-ის ტოლი (6, 0 - 5,5=. 0.5).

\u003d 0.5 (0.5) 2 ∙ 2.25 \u003d 0.28 mol s -1 ∙ l -1.

პასუხი: 0,28 მოლ∙ს -1 ∙ლ -1

მაგალითი 3

რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი გუდრის 2.8. რამდენ გრადუსით გაიზარდა ტემპერატურა, თუ რეაქციის დრო შემცირდა 124-ჯერ?

გადაწყვეტილება:

ვან ჰოფის წესის მიხედვით v 1 = v 2 ×. Რეაქციის დრო ტარის სიდიდე, რომელიც უკუპროპორციულია სიჩქარის, მაშინ v 2 / v 1 = t 1 / t 2 = 124.

t 1 / t 2 \u003d = 124

ავიღოთ ბოლო გამონათქვამის ლოგარითმი:

lg ( )= ჟურნალი 124;

DT/ 10×lgg=lg 124;

DT= 10×lg124 / lg2.8 » 47 0 .

ტემპერატურა 47 0-ით გაიზარდა.

მაგალითი 4

ტემპერატურის მატებით 10 0 C-დან 40 0 ​​C-მდე, რეაქციის სიჩქარე გაიზარდა 8-ჯერ. რა არის რეაქციის აქტივაციის ენერგია?

გადაწყვეტილება:

რეაქციის სიჩქარის თანაფარდობა სხვადასხვა ტემპერატურაზე უდრის სიჩქარის მუდმივთა თანაფარდობას იმავე ტემპერატურაზე და უდრის 8. არენიუსის განტოლების შესაბამისად

k 2 / k 1 = A× / ა = 8

ვინაიდან წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორი და აქტივაციის ენერგია პრაქტიკულად დამოუკიდებელია ტემპერატურისგან, მაშინ

მაგალითი 5

973 ტემპერატურაზე რომრეაქციის წონასწორობის მუდმივი

NiO + H 2 \u003d Ni + H 2 O (გ)

გადაწყვეტილება:

ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ წყლის ორთქლის საწყისი კონცენტრაცია იყო ნული. ამ ჰეტეროგენული რეაქციის წონასწორობის მუდმივის გამოხატულებას აქვს შემდეგი ფორმა: .

დაე, წონასწორობის მომენტისთვის წყლის ორთქლის კონცენტრაცია ტოლი გახდეს x მოლ/ლ.შემდეგ, რეაქციის სტოიქიომეტრიის შესაბამისად, წყალბადის კონცენტრაცია შემცირდა x მოლ/ლდა თანაბარი გახდა (3 - x) მოლ / ლ.

მოდით შევცვალოთ წონასწორული კონცენტრაციები წონასწორობის მუდმივის გამოხატულებაში და ვიპოვოთ X:

K \u003d x / (3 - x); x / (3 - x) \u003d 0.32; x=0,73 მოლ/ლ.

ამრიგად, წყლის ორთქლის წონასწორული კონცენტრაცია არის 0,73 მოლი/ლ,წყალბადის წონასწორული კონცენტრაცია არის 3 - 0.73 = 2.27 მოლი/ლ.

მაგალითი 6

როგორ მოქმედებს იგი რეაქციის წონასწორობაზე 2SO 2 +O 2 ⇄2SO 3; DH= -172,38 კჯ:

1) კონცენტრაციის მომატება SO2 2) სისტემაში წნევის გაზრდა,
3) სისტემის გაგრილება, 4) კატალიზატორის შეყვანა სისტემაში?

გადაწყვეტილება:

ლე შატელიეს პრინციპის შესაბამისად, მზარდი კონცენტრაციით SO2წონასწორობა გადაინაცვლებს პროცესის მიმართულებით, რომელიც იწვევს ხარჯვას SO2, ანუ ფორმირების პირდაპირი რეაქციის მიმართულებით SO 3.

რეაქცია მოდის რიცხვის ცვლილებასთან ერთად მოლიაირისებრი ნივთიერებები, ამიტომ წნევის ცვლილება გამოიწვევს წონასწორობის ცვლილებას. წნევის მატებასთან ერთად, წონასწორობა გადაინაცვლებს პროცესისკენ, რომელიც ეწინააღმდეგება ამ ცვლილებას, ანუ რიცხვის შემცირებით. მოლიაირისებრი ნივთიერებები და, შესაბამისად, წნევის დაქვეითებით. რეაქციის განტოლების მიხედვით რიცხვი მოლიაირისებრი საწყისი მასალები სამია და რიცხვი მოლიპირდაპირი რეაქციის პროდუქტები უდრის ორს. ამიტომ, წნევის მატებასთან ერთად, წონასწორობა გადაინაცვლებს წარმოქმნის უშუალო რეაქციისკენ SO 3.

როგორც DH< 0, შემდეგ პირდაპირი რეაქცია მიმდინარეობს სითბოს გამოყოფით (ეგზოთერმული რეაქცია). საპირისპირო რეაქცია გაგრძელდება სითბოს შეწოვით (ენდოთერმული რეაქცია). ლე შატელიეს პრინციპის შესაბამისად, გაგრილება გამოიწვევს წონასწორობის ცვლილებას იმ რეაქციის მიმართულებით, რომელიც მიდის სითბოს გამოყოფასთან, ანუ პირდაპირი რეაქციის მიმართულებით.

კატალიზატორის სისტემაში შეყვანა არ იწვევს ქიმიური წონასწორობის ცვლილებას.

მაგალითი 7

10 0 C ტემპერატურაზე რეაქცია მთავრდება 95 წამში, ხოლო 20 0 C ტემპერატურაზე 60 წამში. გამოთვალეთ აქტივაციის ენერგია ამ რეაქციისთვის.

გადაწყვეტილება:

რეაქციის დრო მისი სიჩქარის უკუპროპორციულია. მერე .

კავშირი რეაქციის სიჩქარის მუდმივობასა და აქტივაციის ენერგიას შორის განისაზღვრება არენიუსის განტოლებით:

= 1,58.

ln1.58 = ;

პასუხი: 31,49 კჯ/მოლ.

მაგალითი 8

ამიაკის N 2 + 3H 2 2NH 3 სინთეზის დროს, წონასწორობა დამყარდა რეაგენტების შემდეგ კონცენტრაციებში (მოლ / ლ):

გამოთვალეთ ამ რეაქციის წონასწორობის მუდმივი და აზოტისა და წყალბადის საწყისი კონცენტრაციები.

გადაწყვეტილება:

ჩვენ განვსაზღვრავთ ამ რეაქციის K C წონასწორობის მუდმივობას:

K C= = (3,6) 2 / 2,5 (1,8) 3 = 0,89

აზოტისა და წყალბადის საწყისი კონცენტრაციები გვხვდება რეაქციის განტოლების საფუძველზე. 2 მოლი NH 3-ის წარმოქმნა მოიხმარს 1 მოლ აზოტს, ხოლო 3,6 მოლი ამიაკის წარმოქმნას საჭიროებს 3,6 / 2 = 1,8 მოლი აზოტი. აზოტის წონასწორული კონცენტრაციის გათვალისწინებით, ვპოულობთ მის საწყის კონცენტრაციას:

C ref (H 2) \u003d 2,5 + 1,8 \u003d 4,3 მოლ / ლ

საჭიროა 3 მოლი წყალბადის დახარჯვა 2 მოლი NH 3-ის შესაქმნელად, ხოლო 3.6 მოლი ამიაკის მისაღებად საჭიროა 3 ∙ 3.6: 2 \u003d 5.4 მოლი.

C ref (H 2) \u003d 1.8 + 5.4 \u003d 7.2 მოლ / ლ.

ამრიგად, რეაქცია დაიწყო კონცენტრაციებზე (მოლ/ლ): C(N 2) = 4.3 მოლ/ლ; C (H 2) \u003d 7,2 მოლ/ლ

თემის 3 ამოცანების სია

1. რეაქცია მიმდინარეობს სქემის მიხედვით 2A + 3B \u003d C. A კონცენტრაცია შემცირდა 0,1 მოლ/ლ-ით. როგორ შეიცვალა B და C ნივთიერებების კონცენტრაციები ამ შემთხვევაში?

2. რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2 იყო თანაბარი (მოლ / ლ, მარცხნიდან მარჯვნივ): 0.3; 0.4; 0.4; 0.05. რა არის ყველა ნივთიერების კონცენტრაცია იმ მომენტში, როდესაც რეაგირებს CO საწყისი კონცენტრაციის ½?

3. რამდენჯერ შეიცვლება რეაქციის სიჩქარე 2A + B C, თუ A ნივთიერების კონცენტრაცია გაიზარდა 2-ჯერ, ხოლო B ნივთიერების კონცენტრაცია შემცირდა 3-ით?

4. რეაქციის დაწყებიდან გარკვეული დროის შემდეგ 3A + B 2C + D ნივთიერებების კონცენტრაცია იყო (მოლ/ლ, მარცხნიდან მარჯვნივ): 0.03; 0,01; 0.008. როგორია A და B ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები?

5. CO + Cl 2 სისტემაში COCl 2 CO კონცენტრაცია გაიზარდა 0.03-დან 0.12 მოლ/ლ-მდე, ხოლო ქლორი 0.02-დან 0.06 მოლ/ლ-მდე. რამდენად გაიზარდა წინა რეაქციის სიჩქარე?

6. რამდენჯერ უნდა გაიზარდოს B ნივთიერების კონცენტრაცია 2A + B სისტემაში A 2 B, ასე რომ, როდესაც A ნივთიერების კონცენტრაცია მცირდება 4-ჯერ, პირდაპირი რეაქციის სიჩქარე არ იცვლება?

7. რამდენჯერ უნდა გაიზარდოს ნახშირბადის მონოქსიდის (II) კონცენტრაცია 2CO სისტემაში CO 2 + C რომ გაზარდოს რეაქციის სიჩქარე 100-ჯერ? როგორ შეიცვლება რეაქციის სიჩქარე, როდესაც წნევა იზრდება 5-ჯერ?

8. რა დრო დასჭირდება რეაქციის დასრულებას 18 0 С-ზე, თუ 90 0 С-ზე სრულდება 20 წამში და რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი γ = 3,2?

9. 10 0 C-ზე რეაქცია მთავრდება 95 წმ-ში, ხოლო 20 0 C-ზე 60 წმ-ში. გამოთვალეთ აქტივაციის ენერგია.

10. რამდენჯერ გაიზრდება რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურის მატებასთან ერთად 30 0-დან 50 0 C-მდე, თუ აქტივაციის ენერგია არის 125,5 კჯ/მოლი?

11. რა მნიშვნელობა აქვს რეაქციის აქტივაციის ენერგიას, რომლის სიჩქარე 300 K-ზე 10-ჯერ მეტია 280 K-ზე?

12. რა არის რეაქციის აქტივაციის ენერგია, თუ ტემპერატურის მატებასთან ერთად 290-დან 300 K-მდე მისი სიჩქარე გაორმაგდება?

13. გარკვეული რეაქციის აქტივაციის ენერგია არის 100 კჯ/მოლი. რამდენჯერ შეიცვლება რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურის მატებით 27-დან 37 0 C-მდე?

14. რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები N 2 +3H 2 \u003d 2NH 3 არის (მოლ/ლ, მარცხნიდან მარჯვნივ): 0.2; 0.3; 0. როგორია აზოტისა და წყალბადის კონცენტრაციები იმ მომენტში, როდესაც ამიაკის კონცენტრაცია 0,1 მოლ/ლ-ის ტოლი ხდება.

15. რამდენჯერ შეიცვლება რეაქციის სიჩქარე 2A + B C, თუ A ნივთიერების კონცენტრაცია გაიზარდა 3-ჯერ, ხოლო B ნივთიერების კონცენტრაცია შემცირდა 2-ჯერ?

16. A და B ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები A + 2B რეაქციაში C იყო 0.03 და 0.05 მოლ/ლ, შესაბამისად. რეაქციის სიჩქარის მუდმივია 0.4. იპოვეთ რეაქციის საწყისი სიჩქარე და სიჩქარე გარკვეული დროის შემდეგ, როდესაც A ნივთიერების კონცენტრაცია მცირდება 0,01 მოლ/ლ-ით.

17. როგორ შეიცვლება 2NO + O 2-ის რეაქციის სიჩქარე 2NO 2 თუ: ა) გაზრდის წნევას სისტემაში 3-ჯერ; ბ) შევამციროთ სისტემის მოცულობა 3-ჯერ?

18. რამდენჯერ გაიზრდება 298 K-ზე მიმდინარე რეაქციის სიჩქარე, თუ მისი აქტივაციის ენერგია შემცირდება 4 კჯ/მოლ-ით?

19. რა ტემპერატურაზე დასრულდება რეაქცია 45 წუთში, თუ 293 K-ზე ამას 3 საათი სჭირდება? რეაქციის ტემპერატურული კოეფიციენტი 3.2.

20. NO 2 = NO + 1/2O 2 რეაქციის აქტივაციის ენერგია არის 103,5 კჯ/მოლი. ამ რეაქციის სიჩქარის მუდმივი 298K-ზე არის 2.03∙10 4 s -1. გამოთვალეთ ამ რეაქციის სიჩქარის მუდმივი 288 K-ზე.

21. რეაქცია CO + Cl 2 COCl 2 მიმდინარეობს 10 ლიტრი მოცულობით. წონასწორული ნარევის შემადგენლობა: 14 გ CO; 35,6 გ Cl 2 და 49,5 გ COCl 2 . გამოთვალეთ რეაქციის წონასწორობის მუდმივი.

22. იპოვეთ N 2 O 4 2NO 2 რეაქციის წონასწორობის მუდმივი, თუ N 2 O 4 საწყისი კონცენტრაციაა 0,08 მოლ/ლ, ხოლო წონასწორობის მიღწევისას N 2 O 4 50% დაიშალა.

23. A + B C + D რეაქციის წონასწორობის მუდმივი უდრის ერთს. საწყისი კონცენტრაცია [A] o \u003d 0,02 მოლ/ლ. A-ს რამდენი პროცენტი გარდაიქმნება, თუ B, C და D საწყისი კონცენტრაციები არის 0,02; 0,01 და 0,02 მოლ/ლ, შესაბამისად?

24. რეაქციისთვის H 2 + Br 2 2HBr გარკვეულ ტემპერატურაზე K=1. განსაზღვრეთ წონასწორული ნარევის შემადგენლობა, თუ საწყისი ნარევი შედგებოდა 3 მოლი H 2 და 2 მოლი ბრომისაგან.

25. A და B აირების A + B C + D სისტემაში შერევის შემდეგ წონასწორობა მყარდება შემდეგ კონცენტრაციებში (მოლ/ლ): [B] = 0,05; [C] = 0.02. რეაქციის წონასწორობის მუდმივია 4∙10 3 . იპოვეთ A და B-ის საწყისი კონცენტრაციები.

26. A + B C + D რეაქციის წონასწორობის მუდმივი უდრის ერთს. საწყისი კონცენტრაცია [A]=0,02 მოლ/ლ. A-ს რამდენი პროცენტი გარდაიქმნება, თუ საწყისი კონცენტრაციები [B] არის 0,02; 0,1 და 0,2 მოლ/ლ?

27. ამიაკის სინთეზის რეაქციის საწყის მომენტში კონცენტრაციები იყო (მოლ/ლ): = 1,5; = 2,5; \u003d 0. როგორია აზოტისა და წყალბადის კონცენტრაცია ამიაკის კონცენტრაციით 0,15 მოლ/ლ?

28. H 2 +I 2 2HI სისტემაში წონასწორობა დამყარდა შემდეგ კონცენტრაციებზე (მოლ/ლ): =0,025; =0,005; =0.09. განსაზღვრეთ იოდის და წყალბადის საწყისი კონცენტრაციები, თუ საწყის მომენტში არ იყო HI რეაქცია.

29. დახურულ ჭურჭელში ნახშირორჟანგისა და წყალბადის ნარევის გაცხელებისას მყარდება წონასწორობა CO 2 + H 2 CO + H 2 O წონასწორობის მუდმივი გარკვეულ ტემპერატურაზე არის 1. CO 2 რამდენი პროცენტი იქნება. გადაიქცევა CO-ში, თუ ერთსა და იმავე ტემპერატურაზე აურიეთ 2 მოლი CO 2 და 1 მოლ H 2.

30. FeO + CO Fe + CO 2 რეაქციის წონასწორობის მუდმივი გარკვეულ ტემპერატურაზე არის 0,5. იპოვეთ CO და CO 2-ის წონასწორული კონცენტრაციები, თუ ამ ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები იყო 0,05 და 0,01 მოლ/ლ, შესაბამისად.

გადაწყვეტილებები

თეორიული განმარტებები

ხსნარის კონცენტრაცია არის გამხსნელი ნივთიერების ფარდობითი შემცველობა ხსნარში. ხსნარების კონცენტრაციის გამოხატვის ორი გზა არსებობს - წილადი და კონცენტრაცია.

გაზიარების მეთოდი

ნივთიერების მასური ფრაქცია ω - განზომილებიანი მნიშვნელობა ან გამოხატული პროცენტულად, გამოითვლება ფორმულით

%, (4.1.1)

სადაც m(in-va)- ნივთიერების მასა, გ;

m(r-ra)- ხსნარის მასა, გ.

მოლური ფრაქცია χ

%, (4.1.2)

სადაც ν(in-va)- ნივთიერების რაოდენობა მოლი;

v 1+v 2+ ... - ხსნარში ყველა ნივთიერების რაოდენობის ჯამი, გამხსნელის ჩათვლით, მოლი.

მოცულობითი ფრაქცია φ - მნიშვნელობა არის განზომილებიანი ან გამოხატულია პროცენტულად, გამოითვლება ფორმულით

%, (4.1.3)

სადაც V (in-va)- ნივთიერების მოცულობა, ლ;

V (ნარევები)- ნარევის მოცულობა, ლ.

კონცენტრაციის მეთოდი

მოლარული კონცენტრაცია ᲡᲛ , მოლი/ლ, გამოითვლება ფორმულით

, (4.1.4)

სადაც ν(in-va)- ნივთიერების რაოდენობა მოლი;

V(r-ra)- ხსნარის მოცულობა, ლ.

აბრევიატურა 0,1 M ნიშნავს 0,1 მოლარიან ხსნარს (კონცენტრაცია 0,1 მოლ/ლ).

ნორმალური კონცენტრაცია C N , მოლი/ლ, გამოითვლება ფორმულით

ან , (4.1.5)

სადაც ν(ეკვ)- ნივთიერების ეკვივალენტური რაოდენობა, მოლი;

V(r-ra)- ხსნარის მოცულობა, ლ;

ზარის ეკვივალენტური რიცხვი.

შემოკლებული აღნიშვნა 0.1n. ნიშნავს 0,1 ნორმალურ ხსნარს (კონცენტრაცია 0,1 მოლი ეკვ./ლ).

მოლარული კონცენტრაცია C ბ , მოლ/კგ, გამოითვლება ფორმულით

(4.1.6)

სადაც ν(in-va)- ნივთიერების რაოდენობა მოლი;

მ (რ-ლა)არის გამხსნელის მასა, კგ.

ტიტრი თ , გ/მლ, გამოითვლება ფორმულით

(4.1.7)

სადაც m(in-va)- ნივთიერების მასა, გ;

V(r-ra)- ხსნარის მოცულობა, მლ.

განვიხილოთ განზავებული ხსნარების თვისებები, რომლებიც დამოკიდებულია გამხსნელის ნაწილაკების რაოდენობაზე და გამხსნელის რაოდენობაზე, მაგრამ პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული გახსნილი ნაწილაკების ბუნებაზე (კოლიგატიური თვისებები ) .

ეს თვისებებია: გამხსნელის გაჯერებული ორთქლის წნევის დაქვეითება ხსნარზე, დუღილის წერტილის მატება, ხსნარის გაყინვის წერტილის დაქვეითება სუფთა გამხსნელთან შედარებით, ოსმოზი.

ოსმოზი- ეს არის ნივთიერებების ცალმხრივი დიფუზია ხსნარებიდან ნახევრად გამტარი მემბრანის მეშვეობით, რომელიც ჰყოფს ხსნარს და სუფთა გამხსნელს ან სხვადასხვა კონცენტრაციის ორ ხსნარს.

გამხსნელ-ხსნარის სისტემაში გამხსნელის მოლეკულებს შეუძლიათ გადაადგილება დანაყოფში ორივე მიმართულებით. მაგრამ გამხსნელების მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც გადადიან ხსნარში დროის ერთეულზე მეტია, ვიდრე მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც გადაადგილდებიან ხსნარიდან გამხსნელზე. შედეგად, გამხსნელი ხვდება უფრო კონცენტრირებულ ხსნარში ნახევრად გამტარი მემბრანის მეშვეობით, აზავებს მას.

წნევა, რომელიც უნდა განხორციელდეს უფრო კონცენტრირებულ ხსნარზე, რათა შეჩერდეს მასში გამხსნელის ნაკადი, ე.წ. ოსმოსური წნევა .

იგივე ოსმოსური წნევის მქონე ხსნარებს უწოდებენ იზოტონური .

ოსმოსური წნევა გამოითვლება ვან ჰოფის ფორმულით

სადაც ν - ნივთიერების რაოდენობა მოლი;

რ- გაზის მუდმივი ტოლია 8.314 ჯ/(მოლ K);

თარის აბსოლუტური ტემპერატურა, რომ;

ვ- ხსნარის მოცულობა, მ 3;

თან- მოლური კონცენტრაცია, მოლ/ლ.

რაულტის კანონის მიხედვით, გაჯერებული ორთქლის წნევის შედარებით შემცირება ხსნარზე უდრის გახსნილი არაასტაბილური ნივთიერების მოლურ ნაწილს:

(4.1.9)

დუღილის წერტილის ზრდა და ხსნარების გაყინვის წერტილის შემცირება სუფთა გამხსნელთან შედარებით, რაულის კანონის შედეგად, პირდაპირპროპორციულია გამხსნელის მოლური კონცენტრაციის:

(4.1.10)

სად არის ტემპერატურის ცვლილება;

მოლური კონცენტრაცია, მოლ/კგ;

რომ- პროპორციულობის კოეფიციენტი, დუღილის წერტილის გაზრდის შემთხვევაში, მას უწოდებენ ბულიოსკოპიურ მუდმივას, ხოლო გაყინვის წერტილის დაწევას - კრიოსკოპიულ მუდმივას.

ეს მუდმივები, რომლებიც რიცხობრივად განსხვავებულია ერთი და იგივე გამხსნელისთვის, ახასიათებს ერთმოლარიანი ხსნარის დუღილის მატებას და გაყინვის წერტილის შემცირებას, ე.ი. 1 კგ გამხსნელში 1 მოლი არაასტაბილური ელექტროლიტის გახსნისას. ამიტომ, მათ ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც დუღილის წერტილის მოლარულ ზრდას და ხსნარის გაყინვის წერტილის შემცირებას.

კრიოსკოპიული და ბულიოსკოპიული მუდმივები არ არის დამოკიდებული გამხსნელის ბუნებაზე, მაგრამ დამოკიდებულია გამხსნელის ბუნებაზე და ხასიათდება განზომილებით. .

ცხრილი 4.1.1 - კრიოსკოპული K K და ბულიოსკოპული K E მუდმივები ზოგიერთი გამხსნელისთვის

კრიოსკოპია და ბულიოსკოპია- ნივთიერებების გარკვეული მახასიათებლების განსაზღვრის მეთოდები, მაგალითად, გახსნილი ნივთიერებების მოლეკულური წონა. ეს მეთოდები შესაძლებელს ხდის იმ ნივთიერებების მოლეკულური წონის დადგენას, რომლებიც არ იშლება დაშლისას, გაყინვის წერტილის შემცირებით და ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების დუღილის ამაღლებით:

(4.1.11)

სად არის ხსნარის მასა გრამებში;

გამხსნელის მასა გრამებში;

გახსნილი ნივთიერების მოლური მასა გ/მოლ;

1000 არის კონვერტაციის ფაქტორი გამხსნელიდან კილოგრამებამდე.

შემდეგ არაელექტროლიტის მოლური მასა განისაზღვრება ფორმულით

(4.1.12)

ხსნადობა ს გვიჩვენებს რამდენი გრამი ნივთიერება შეიძლება გაიხსნას 100 გ წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე. როგორც წესი, მყარი ნივთიერებების ხსნადობა მატულობს ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო აირისებრი ნივთიერებებისთვის მცირდება.

მყარი ნივთიერებები ხასიათდება ძალიან განსხვავებული ხსნადობით. ხსნად ნივთიერებებთან ერთად არის წყალში ოდნავ ხსნადი და პრაქტიკულად უხსნადი. თუმცა, ბუნებაში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები არ არსებობს.

ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებულ ხსნარში ჰეტეროგენული წონასწორობაა დამყარებული ხსნარში ნალექსა და იონებს შორის:

A m B n mA n + +nB m - .

ნალექი გაჯერებული ხსნარი

გაჯერებულ ხსნარში დაშლისა და კრისტალიზაციის პროცესების სიჩქარე იგივეა , ხოლო იონების კონცენტრაციები მყარი ფაზის ზემოთ არის წონასწორობა მოცემულ ტემპერატურაზე.

ამ ჰეტეროგენული პროცესის წონასწორობის მუდმივი განისაზღვრება მხოლოდ ხსნარში იონების მოქმედების პროდუქტით და არ არის დამოკიდებული მყარი კომპონენტის აქტივობაზე. მან მიიღო სახელი ხსნადობის პროდუქტი PR .

(4.1.13)

ამრიგად, იონის აქტივობის პროდუქტი მოცემულ ტემპერატურაზე ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებულ ხსნარში არის მუდმივი მნიშვნელობა.

თუ ელექტროლიტს აქვს ძალიან დაბალი ხსნადობა, მაშინ მის ხსნარში იონების კონცენტრაცია უმნიშვნელოა. ამ შემთხვევაში, იონთაშორისი ურთიერთქმედების უგულებელყოფა და იონების კონცენტრაცია შეიძლება ჩაითვალოს მათი აქტივობის ტოლფასად. შემდეგ ხსნადობის პროდუქტი შეიძლება გამოიხატოს ელექტროლიტური იონების წონასწორული მოლური კონცენტრაციების მიხედვით:

. (4.1.14)

ხსნადობის პროდუქტი, ისევე როგორც ნებისმიერი წონასწორობის მუდმივი, დამოკიდებულია ელექტროლიტის ბუნებაზე და ტემპერატურაზე, მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში იონების კონცენტრაციაზე.

ერთ-ერთი იონის კონცენტრაციის ზრდით ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებულ ხსნარში, მაგალითად, იმავე იონის შემცველი სხვა ელექტროლიტის შეყვანის შედეგად, იონის კონცენტრაციის პროდუქტი უფრო დიდი ხდება ვიდრე მნიშვნელობა. ხსნადობის პროდუქტი. ამ შემთხვევაში, წონასწორობა მყარ ფაზასა და ხსნარს შორის გადადის ნალექის წარმოქმნისკენ. ნალექი წარმოიქმნება მანამ, სანამ არ დამყარდება ახალი წონასწორობა, რომლის დროსაც (4.1.14) მდგომარეობა კვლავ დაკმაყოფილდება, მაგრამ იონის კონცენტრაციის სხვადასხვა თანაფარდობით. მყარი ფაზის ზემოთ გაჯერებულ ხსნარში ერთ-ერთი იონის კონცენტრაციის გაზრდით, მეორე იონის კონცენტრაცია მცირდება ისე, რომ ხსნადობის პროდუქტი უცვლელ პირობებში რჩება მუდმივი.

ასე რომ, ნალექის პირობაა:

. (4.1.15)

თუ მისი რომელიმე იონის კონცენტრაცია მცირდება ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებულ ხსნარში, მაშინ და ა.შიონის კონცენტრაციის პროდუქტი უფრო დიდი ხდება. წონასწორობა გადაინაცვლებს ნალექის დაშლისკენ. დაშლა გაგრძელდება მანამ, სანამ მდგომარეობა (4.1.14) კვლავ არ დაკმაყოფილდება.

რეაქცია პროპორციულია საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის პროდუქტის სიმძლავრით, რომელიც ტოლია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტების.

O \u003d K-s [A] t. c [B] p, სადაც c [A] და c [B] არის A და B ნივთიერებების მოლური კონცენტრაციები, K არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელსაც ეწოდება რეაქციის სიჩქარის მუდმივი.

ტემპერატურის ეფექტი

რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე განისაზღვრება van't Hoff-ის წესით, რომლის მიხედვითაც, ტემპერატურის მატებასთან ერთად ყოველ 10 ° C-ზე, უმეტესი რეაქციების სიჩქარე იზრდება 2-4-ჯერ. მათემატიკურად, ეს დამოკიდებულება გამოიხატება მიმართებით:

სადაც და i)t, i>t არის რეაქციის სიჩქარე საწყის (t:) და საბოლოო (t2) ტემპერატურაზე, შესაბამისად, და y არის რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი, რომელიც აჩვენებს რამდენჯერ იზრდება რეაქციის სიჩქარე რეაგენტების ტემპერატურის ზრდა 10 °C-ით.

მაგალითი 1. დაწერეთ გამოხატულება ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულების შესახებ რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციაზე პროცესებისთვის:

ა) H2 4-J2 -» 2HJ (გაზის ფაზაში);

ბ) Ba2+ 4-SO2-= BaSO4 (ხსნარში);

გ) CaO 4 - CO2 -» CaCO3 (მყარი მონაწილეობით

ნივთიერებები).

გადაწყვეტილება. v = K-c(H2)c(J2); v = K-c(Ba2+)-c(S02); v = Kc(C02).

მაგალითი 2. როგორ შეიცვლება რეაქციის სიჩქარე 2A + B2 ^ ± 2AB, რომელიც მიმდინარეობს უშუალოდ დახურულ ჭურჭელში მოლეკულებს შორის, თუ წნევა გაიზრდება 4-ჯერ?

მოლეკულების მოქმედების კანონის მიხედვით, ქიმიური რეაქციის სიჩქარე პირდაპირპროპორციულია რეაგენტების მოლური კონცენტრაციების პროდუქტის: v = K-c[A]m.c[B]n. ჭურჭელში წნევის გაზრდით, ჩვენ ამით ვზრდით რეაგენტების კონცენტრაციას.

მოდით, A და B-ის საწყისი კონცენტრაციები იყოს c[A] = a, c[B] = b. შემდეგ = Ka2b. წნევის 4-ჯერ გაზრდის გამო, თითოეული რეაგენტის კონცენტრაცია ასევე გაიზარდა 4-ჯერ და ფოლადის c[A] = 4a, c[B] = 4b.

ამ კონცენტრაციებში:

vt = K(4a)2-4b = K64a2b.

K-ის მნიშვნელობა ორივე შემთხვევაში ერთნაირია. სიჩქარის მუდმივი მოცემული რეაქციისთვის არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც რიცხობრივად უდრის რეაქციის სიჩქარეს რეაქტიული ნივთიერებების მოლარულ კონცენტრაციებში 1-ის ტოლი. v და vl9-ის შედარებისას ჩვენ ვხედავთ, რომ რეაქციის სიჩქარე გაიზარდა 64-ჯერ.

მაგალითი 3. რამდენჯერ გაიზრდება ქიმიური რეაქციის სიჩქარე, როდესაც ტემპერატურა 0°C-დან 50°C-მდე მოიმატებს, თუ ვივარაუდებთ, რომ სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი სამის ტოლია?

ქიმიური რეაქციის სიჩქარე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, რომელშიც ის ხდება. ტემპერატურის 10 ° C-ით მატებით, რეაქციის სიჩქარე 2-4-ჯერ გაიზრდება. ტემპერატურის დაქვეითების შემთხვევაში ის იმავე რაოდენობით იკლებს. რიცხვს, რომელიც აჩვენებს რამდენჯერ იზრდება რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურის მატებასთან ერთად 10 ° C-ით, ეწოდება რეაქციის ტემპერატურული კოეფიციენტი.

მათემატიკური ფორმით, რეაქციის სიჩქარის ცვლილების დამოკიდებულება ტემპერატურაზე გამოიხატება განტოლებით:

ტემპერატურა მატულობს 50 °C-ით, ხოლო y=3. შეცვალეთ ეს მნიშვნელობები

^5o°c = ^o°c "3u = "00oC? 3=v0oC? 243 . სიჩქარე იზრდება 243-ჯერ.

მაგალითი 4. რეაქცია 50 °C ტემპერატურაზე გრძელდება 3 წთ 20 წმ. რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურული კოეფიციენტი არის 3. რამდენი დრო დასჭირდება ამ რეაქციის დასრულებას 30 და 100 °C-ზე?

ტემპერატურის 50-დან 100 ° C-მდე მატებასთან ერთად, რეაქციის სიჩქარე იზრდება van't Hoffe-ის წესის შესაბამისად, რამდენჯერმე:

H _ 10 "O 10 - Q3

Y yu \u003d 3 yu \u003d s * \u003d 243 ჯერ.

თუ 50°C-ზე რეაქცია მთავრდება 200 წმ-ში (3 წთ 20 წმ), მაშინ 100°C-ზე დასრულდება 200/

243 = 0,82 წმ. 30 ° C ტემპერატურაზე, რეაქციის სიჩქარე მცირდება

იკერება 3 10 = Z2 = 9-ჯერ და რეაქცია დასრულდება 200 * 9 = 1800 წმ-ში, ე.ი. 30 წუთის შემდეგ.

მაგალითი 5. აზოტისა და წყალბადის საწყისი კონცენტრაციები შესაბამისად ტოლია 2 და 3*მოლ/ლ. როგორი იქნება ამ ნივთიერებების კონცენტრაციები 0,5 მოლ/ლ აზოტის რეაგირების მომენტში?

დავწეროთ რეაქციის განტოლება:

N2 + 3H2 2NH3, კოეფიციენტები აჩვენებს, რომ აზოტი რეაგირებს წყალბადთან მოლური თანაფარდობით 1:3. ამის საფუძველზე ვაკეთებთ თანაფარდობას:

1 მოლი აზოტი რეაგირებს 3 მოლ წყალბადთან.

0,5 მოლი აზოტი რეაგირებს x მოლ წყალბადთან.

სად - = - ; x \u003d - - \u003d 1,5 მოლი.

1,5 მოლ/ლ (2 - 0,5) აზოტი და 1,5 მოლ/ლ (3 - 1,5) წყალბადი არ რეაგირებდნენ.

მაგალითი 6. რამდენჯერ გაიზრდება ქიმიური რეაქციის სიჩქარე A ნივთიერების ერთი მოლეკულა და B ნივთიერების ორი მოლეკულა შეჯახებისას:

A (2) + 2B - "C (2) + D (2), B ნივთიერების კონცენტრაციის 3-ჯერ გაზრდით?

მოდით დავწეროთ გამოხატულება ამ რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულების შესახებ ნივთიერებების კონცენტრაციაზე:

v = K-c(A)-c2(B),

სადაც K არის სიჩქარის მუდმივი.

ავიღოთ ნივთიერებების საწყისი კონცენტრაციები c(A) = a mol/l, c(B) = b mol/l. ამ კონცენტრაციებში რეაქციის სიჩქარეა u1 = Kab2. B ნივთიერების კონცენტრაციის 3-იანი მატებით, c(B) = 3b მოლ/ლ. რეაქციის სიჩქარე ტოლი იქნება v2 = Ka(3b)2 = 9Kab2.

სიჩქარის გაზრდა v2: ur = 9Kab2: Kab2 = 9.

მაგალითი 7. აზოტის ოქსიდი და ქლორი ურთიერთქმედებენ რეაქციის განტოლების მიხედვით: 2NO + C12 2NOC1.

რამდენჯერ გჭირდებათ გაზარდოთ წნევა თითოეულ გამავალზე

ქიმიური რეაქციის სიჩქარე- რეაქციის სივრცის ერთეულში დროის ერთეულზე ერთ-ერთი მომოქმედი ნივთიერების რაოდენობის ცვლილება.

შემდეგი ფაქტორები გავლენას ახდენენ ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე:

• რეაგენტების ბუნება;
• რეაგენტების კონცენტრაცია;
• რეაგენტების საკონტაქტო ზედაპირი (ჰეტეროგენულ რეაქციებში);
• ტემპერატურა;
• კატალიზატორების მოქმედება.

აქტიური შეჯახების თეორიასაშუალებას იძლევა ახსნას ზოგიერთი ფაქტორის გავლენა ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე. ამ თეორიის ძირითადი დებულებები:

• რეაქციები წარმოიქმნება, როდესაც რეაგენტების ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ გარკვეული ენერგია, ეჯახებიან.
• რაც უფრო მეტია რეაგენტის ნაწილაკები, რაც უფრო ახლოს არიან ისინი ერთმანეთთან, მით უფრო დიდია მათი შეჯახების და რეაგირების ალბათობა.
• მხოლოდ ეფექტური შეჯახებები იწვევს რეაქციას, ე.ი. ისეთები, რომლებშიც „ძველი კავშირები“ განადგურებულია ან სუსტდება და, შესაბამისად, „ახალი“ შეიძლება ჩამოყალიბდეს. ამისათვის ნაწილაკებს საკმარისი ენერგია უნდა ჰქონდეთ.
• რეაქტიული ნაწილაკების ეფექტური შეჯახებისთვის საჭირო მინიმალური ჭარბი ენერგია ეწოდება აქტივაციის ენერგია Ea.
• ქიმიკატების აქტივობა გამოიხატება მათთან დაკავშირებული რეაქციების დაბალი აქტივაციის ენერგიით. რაც უფრო დაბალია აქტივაციის ენერგია, მით უფრო მაღალია რეაქციის სიჩქარე.მაგალითად, კათიონებსა და ანიონებს შორის რეაქციებში აქტივაციის ენერგია ძალიან დაბალია, ამიტომ ასეთი რეაქციები თითქმის მყისიერად მიმდინარეობს.

რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციის გავლენა რეაქციის სიჩქარეზე

როგორც რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაცია იზრდება, რეაქციის სიჩქარე იზრდება. რეაქციაში შესვლისთვის ორი ქიმიური ნაწილაკი უნდა მიუახლოვდეს ერთმანეთს, ამიტომ რეაქციის სიჩქარე დამოკიდებულია მათ შორის შეჯახების რაოდენობაზე. მოცემულ მოცულობაში ნაწილაკების რაოდენობის ზრდა იწვევს უფრო ხშირ შეჯახებას და რეაქციის სიჩქარის ზრდას.

წნევის მატება ან ნარევის მიერ დაკავებული მოცულობის შემცირება გამოიწვევს გაზის ფაზაში წარმოქმნილი რეაქციის სიჩქარის ზრდას.

1867 წლის ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე ნორვეგიელმა მეცნიერებმა კ. გულდბერგმა და პ ვააგემ და მათგან დამოუკიდებლად 1865 წელს რუსმა მეცნიერმა ნ.ი. ბეკეტოვმა ჩამოაყალიბა ქიმიური კინეტიკის ძირითადი კანონი, რომელიც ადგენს რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება რეაქციაში მყოფი ნივთიერებების კონცენტრაციაზე -

მასობრივი მოქმედების კანონი (LMA):

ქიმიური რეაქციის სიჩქარე პროპორციულია რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციების პროდუქტის, მიღებული სიმძლავრით, რომელიც ტოლია მათი კოეფიციენტების რეაქციის განტოლებაში. („მოქმედი მასა“ არის „კონცენტრაციის“ თანამედროვე კონცეფციის სინონიმი)

aA +bB =cC +დდ,სადაც კარის რეაქციის სიჩქარის მუდმივი

ZDM ხორციელდება მხოლოდ ელემენტარული ქიმიური რეაქციებისთვის, რომლებიც ხდება ერთ ეტაპზე. თუ რეაქცია თანმიმდევრულად მიმდინარეობს რამდენიმე ეტაპად, მაშინ მთელი პროცესის საერთო სიჩქარე განისაზღვრება მისი ყველაზე ნელი ნაწილით.

სხვადასხვა ტიპის რეაქციების სიჩქარის გამონათქვამები

ZDM ეხება ერთგვაროვან რეაქციებს. თუ რეაქცია ჰეტეროგენულია (რეაგენტები აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაშია), მაშინ მხოლოდ თხევადი ან მხოლოდ აირისებრი რეაგენტები შედის MDM განტოლებაში, ხოლო მყარი გამორიცხულია, რაც გავლენას ახდენს მხოლოდ k სიჩქარის მუდმივზე.

რეაქციის მოლეკულურობაარის ელემენტარული ქიმიური პროცესის მონაწილე მოლეკულების მინიმალური რაოდენობა. მოლეკულურობის მიხედვით ელემენტარული ქიმიური რეაქციები იყოფა მოლეკულურ (A →) და ბიმოლეკულად (A + B →); ტრიმოლეკულური რეაქციები ძალზე იშვიათია.

ჰეტეროგენული რეაქციების სიჩქარე

• Დამოკიდებულია ნივთიერებების კონტაქტის ზედაპირის ფართობი, ე.ი. ნივთიერებების დაფქვის ხარისხზე, რეაგენტების შერევის სისრულეზე.
• ამის მაგალითია ხის დაწვა. მთელი მორი ჰაერში შედარებით ნელა იწვის. თუ გაზრდით ხის შეხების ზედაპირს ჰაერთან, დაყოფით ჩიპებად, გაიზრდება წვის სიჩქარე.
• პიროფორული რკინა ასხამენ ფილტრის ფურცელზე. შემოდგომის დროს რკინის ნაწილაკები ცხელდება და ცეცხლს უკიდებს ქაღალდს.

ტემპერატურის გავლენა რეაქციის სიჩქარეზე

მე-19 საუკუნეში ჰოლანდიელმა მეცნიერმა ვან'ტ ჰოფმა ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა, რომ როდესაც ტემპერატურა 10 ° C-ით იზრდება, მრავალი რეაქციის სიჩქარე 2-4-ჯერ იზრდება.

ვანტ ჰოფის წესი

ტემპერატურის ყოველი 10 ◦ C მატებაზე რეაქციის სიჩქარე იზრდება 2-4-ჯერ.

აქ γ (ბერძნული ასო "გამა") - ეგრეთ წოდებული ტემპერატურის კოეფიციენტი ან van't Hoff კოეფიციენტი, იღებს მნიშვნელობებს 2-დან 4-მდე.

თითოეული კონკრეტული რეაქციისთვის, ტემპერატურის კოეფიციენტი განისაზღვრება ემპირიულად. ის ზუსტად გვიჩვენებს, რამდენჯერ იზრდება მოცემული ქიმიური რეაქციის სიჩქარე (და მისი სიჩქარის მუდმივი) ტემპერატურის ყოველი 10 გრადუსით გაზრდისას.

van't Hoff-ის წესი გამოიყენება რეაქციის სიჩქარის მუდმივის ცვლილების მიახლოებით ტემპერატურის მატებასთან ან შემცირებასთან ერთად. სიჩქარის მუდმივობასა და ტემპერატურას შორის უფრო ზუსტი კავშირი დაადგინა შვედმა ქიმიკოსმა სვანტე არენიუსმა:

Როგორ მეტი E კონკრეტული რეაქცია, უფრო პატარა(მოცემულ ტემპერატურაზე) იქნება ამ რეაქციის სიჩქარის მუდმივი k (და სიჩქარე). T-ის ზრდა იწვევს სიჩქარის მუდმივობის ზრდას, ეს აიხსნება იმით, რომ ტემპერატურის მატება იწვევს "ენერგიული" მოლეკულების რაოდენობის სწრაფ ზრდას, რომლებსაც შეუძლიათ გადალახონ აქტივაციის ბარიერი E a.

კატალიზატორის გავლენა რეაქციის სიჩქარეზე

შესაძლებელია რეაქციის სიჩქარის შეცვლა სპეციალური ნივთიერებების გამოყენებით, რომლებიც ცვლიან რეაქციის მექანიზმს და მიმართავენ მას ენერგიულად უფრო ხელსაყრელ გზაზე დაბალი აქტივაციის ენერგიით.

კატალიზატორები- ეს არის ნივთიერებები, რომლებიც მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციაში და ზრდის მის სიჩქარეს, მაგრამ რეაქციის ბოლოს თვისობრივად და რაოდენობრივად უცვლელი რჩება.

ინჰიბიტორები- ნივთიერებები, რომლებიც ანელებენ ქიმიურ რეაქციებს.

ქიმიური რეაქციის სიჩქარის ან მისი მიმართულების შეცვლა კატალიზატორის დახმარებით ეწოდება კატალიზი .