Пример 3

При повышении температуры с 10⁰С до 40⁰С скорость реакции возросла в 8 раз. Чему равна величина энергии активации реакции?

Решение

Отношение скоростей реакции при различных температурах равно отношению констант скорости при тех же температурах и равно 8. В соответствии с уравнением Аррениуса

k₂ / k₁ = A× / A = 8

Так как предэкспоненциальный множитель и энергия активации практически не зависят от температуры, то

5.4 Требования к уровню подготовки студентов

• Знать понятия: скорость реакции, средняя и истинная скорость гомогенной и гетерогенной реакции, молекулярность и порядок реакции.

• Знать факторы, от которых зависит скорость реакции, закон действующих масс, особенности кинетики гетерогенных реакций, правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса.

• Иметь представление об активированном комплексе, энергии активации.

• Знать понятия: катализ и катализаторы, гомогенный и гетерогенный катализ, положительный и отрицательный катализ, каталитические яды и промоторы, селективность катализаторов.

• Иметь представление о сущности каталитического действия.

• Уметь производить расчеты с использованием закона действующих масс, правила Вант-Гоффа, уравнения Аррениуса.

5.5 Задания для самоконтроля

5.5.1 Зависит ли скорость растворения железа в соляной кислоте от степени его измельчения? Ответы как «да», так и «нет» считаются неправильными.

5.5.2 Допишите уравнения приведенных ниже реакций и, опираясь на знания о соотношении их скоростей при комнатной температуре, укажите, для какой реакции энергия активации будет больше. Что нужно сделать, чтобы понизить энергию активаций?

1) AgNO₃ + NaCl → ¼

2) N₂ + H₂ →¼

5.5.3 Во сколько раз возрастет скорость реакций:

1) CO₂ + C = 2CO;

2) 2N₂O = 2N₂ + O₂;

3) 2NO + O₂ = 2NO₂

при увеличении давления в системе в 4 раза?

5.5.4 Начальные концентрации Н₂иI₂в реакции второго порядка

H₂ + I₂ = 2 HI

равны 0,3 моль/л и 0,2моль/л соответственно. Константа скорости данной реакции при 508⁰С равна 0,16л/(моль×мин). Вычислить скорость реакции при той же температуре в момент времени, когда прореагирует 0,1моль/л I₂.

5.5.5 Сколько времени потребуется для завершения реакции при 30⁰С, если при 70⁰С она заканчивается за 40с? Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

5.5.6 Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры с 20 до 60⁰С, если энергия активации равна 135кДж/моль?

5.5.7 Как изменится скорость тримолекулярной реакции

SnCl₂ + 2FeCl₃ → SnCl₄ + 2FeCl₂

при уменьшении концентрации FeCl₃ в растворе в 4 раза?

5.5.8 Какова величина температурного коэффициента скорости реакции, если при увеличении температуры на 40 градусов скорость реакции увеличилась в 20 раз?

5.5.9 Как изменится скорость гетерогенной реакции

С _(т.) +2H_{2 (г.)} → CH_{4 (г.)}

при уменьшении давления в 2 раза?

5.5.10 Как изменится скорость реакции при понижении температуры на 40 градусов, если температурный коэффициент скорости реакции равен двум?

5.5.11 Как изменится скорость реакции второго порядка

2NO_{2 (г.)} → 2NO _(г.) + O_{2 (г.)}

при уменьшении давления в системе в 3 раза?

5.5.12 При 40⁰С реакция заканчивается за 10 минут. За какое время закончится эта реакция при 80⁰С, если температурный коэффициент скорости реакции равен двум?

5.6 Список рекомендуемой литературы

5.6.1 Коровин Н.В. Общая химия: Учебник для технических направ. и спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2009. – 557 с.

5.6.2 Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов/ Под ред. А.И.Ермакова. – М.: Интеграл-Пресс, 2010. – 728 с.

5.6.3 Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие для вузов/ Под ред. В.А.Рабиновича и Х.М.Рубиной. – М.: Интеграл-Пресс, 2008. 240 с.