VHCl, мл 61,95 50,59 42,40 29,35

СH HCl = 0,01 н, V суміші = 100 мл

6. Константа швидкості деякої бімолекулярної реакції рівна К. Визначити час, необхідний для того, щоб концентрація речовини Co зменшилася наполовину. Речовини взяті в стехіометричному співвідношенні.

Розв'язати задачу, користуючись наступними даними.

№ п/п | К л моль-1 с-1 | Со, моль/л

31 | 0,1095 | 0,0835

32 | 0,015 | 0,266

33 | 0,632 | 0,012

34 | 0,55 | 0,111

35 | 1,61 | 0,53

36 | 0,234 | 0,062

37 | 0,0623 | 0,183

38 | 0,082 | 0,0525

39 | 0,0112 | 0,025

40 | 0,0299 | 0,0435

7. При розкладі речовини вихідна її концентрація С1, см3/л – через ф1, с а концентрація – С2, см3/л – через ф2, с. Встановити порядок реакції, користуючись наступними даними:

№ п/п | ф1, с | C1, см3/л | ф2, с | С2, см3/л

41 | 790 | 96,15 | 765 | 65,3

42 | 1600 | 48,75 | 1625 | 87,54

43 | 1600 | 47,5 | 789 | 97,2

44 | 1500 | 50,2 | 740 | 109,4

45 | 948 | 41,4 | 934 | 62,5

46 | 5435 | 35,2 | 2715 | 72,4

47 | 3300 | 40,17 | 3100 | 82,5

48 | 2250 | 52,8 | 1100 | 128,6

49 | 3500 | 17,68 | 1750 | 25

50 | 1740 | 37,5 | 1690 | 63,5

§5 Вплив температури на швидкість хімічної реакції. Енергія активації.

Теоретичні відомості.

На швидкість хімічної реакції здійснює вплив зміна температури. Як показує досвід, в більшості гомогенних реакцій при підвищенні температури на 10°С швидкість збільшується в 2 - 4 рази (наближене правило Вант-Гоффа).

Збільшення швидкості реакції при підвищенні температури пов'язане з зростанням константи швидкості реакції, концентрації реагуючих речовин при цьому практично не змінюються.

Відношення

Kt+10/Kt = г (l)

називається температурним коефіцієнтом швидкості реакції.

Де k – константа швидкості при температурі t + 10 і t°C/

Величина г в різних реакціях коливається в межах 2-4.

Константи швидкості реакцій при температурі t1 i t2 пов'язані з температурним коефіцієнтом співвідношенням:

Ig Kt2/Kt1 = t2-t1\10*lg г (2)

де Kt2 і Kt1 – константи швидкості при температурах t1 і t2.

Між константами швидкостей і часом завершення реакції існує обернено пропорційна залежність:

Кt2/Кt1 = ф1\ф2 (3)

Де ф1 і ф2 – час завершення реакції при температурах t1 i t2. Тоді рівняння (2) матиме вигляд:

lg ф1\ ф2 = t2-t1 \10*lg г (4)

Більш точна залежність константи швидкості від температури виражається рівнянням Арреніуса.

V = V0*e-Eaкт/RT (5)

Пролагорифмувавши цей вираз і ввівши константи швидкості реакції отримаємо рівняння:

ln КТ2/КT1 = Eaкт/R(l/T1-l/T2) (6)

де КТ2 і КT1 – константи швидкості реакції при температурах Т1 і Т2, (°К), R – універсальна газова стала R = 8.31 Дж/моль град, Еакт – енергія активації даної реакції (Дж/моль).

Під енергією активації розуміють мінімальний надлишок енергії (в порівнянні з величиною середньої енергії молекул), яким повинні володіти молекули для того, щоб реакція між ними стала можливою.

Рівняння (6) використовують для обчислення константи швидкості реакції при заданій температурі, якщо відоме її значення для іншої (близької) температури і величина енергії активації. Можна також за двома значеннями констант швидкостей, виміряних при двох близьких значеннях температур, обчислюється енергія активації даної реакції.

Приклади розв'язування завдань.

Приклад 1

Користуючись правилом Вант-Гоффа, вважаючи, що температурний коефіцієнт рівний 2,5, обчислити, на скільки потрібно підвищити температуру, щоб швидкість реакції зросла в 50 раз.

Розв'язання

Використаєм рівняння (2)

Ig Kt2/Kt1 = t2-t1\10*lg г

В задачі потрібно обчислити різницю t2-t1 тому:

t2-t1 = Ig Kt2/Kt1/10*lg г

t2-t1 = Ig 50 / lg 2,5*10 = 42,69°

Таким чином, для того, щоб швидкість реакції зросла в 50 раз, температуру треба підвищити на 42,69°.

Приклад 2

При 150°С деяка реакція закінчиться через 16 хв. Вважаючи температурний коефіцієнт швидкості реакції рівний 2,5, обчислити, через скідьки хв закінчиться реакція при 200°С.

Розв'язання

Використовуємо рівняння (4)

lg ф1\ ф2 = t2-t1 \10*lg г

lg l6\ ф2 = 200-150/10*lg2,5

lg 16\ ф2 = 1,9897

16\ ф2 = 97,66

ф2 = 0,16 (хв) (9,8 с)

Отже, реакція закінчиться через 9,8 с.

Приклад 3

Для реакції дослідним шляхом були визначені дві константи швидкості і при 450°C – 0,006, a при 500°С – 0,1050. Визначити значення енергії активації даної реакції.

Розв'язання

Використаєм рівняння (6)

ln КТ2/КT1 = Eaкт/R(l/T1-l/T2)

Звідки

Еакт = ln КТ2/КT1*R/(1/T1-1/T2)

Т1 = 450 +273 = 723

Т2 = 500 + 273 = 773

Еакт = In (0,1050/0,006)*8,31 / (1/723 - 1/773) = In (0,1050/0,006)*8,31* *773*723/773 -723 = 265857 (Дж/моль)

Еакт = 265,8 кДж/моль

Завдання

1-10. Користуючись правилом Вант-Гоффа, та вважаючи, що температурний коефіцієнт дорівнює г (див. табл.), обчислити: на скільки градусів Цельсія потрібно підвищити температуру, щоб швидкість реакції зросла в n раз, користуючись наступними даними:

Варіант | n | г

І | 50 | 3,5

2 | 20 | 2

3 | 4 | 2

4 | 10 | 2

5 | 15 | 2,5

6 | 24 | 2,7

7 | 40 | 3,1

8 | 35 | 3,5

9 | 80 | 1,7

10 | 100 | 2,9

11-20. Користуючись правилом Вант-Гоффа, обчислити температурний коефіцієнт хімічної реакції, якщо константа швидкості початкової реакції становить K1, а при збільшенні температури на t°C – К2. Розв'язати задачу, користуючись наступними даними:

№ п/п | К1, | К2 | t°C

11 | 0,1089 | 0,059 | 6,69

12 | 0,266 | 0,159 | 3,18

13 | 0,333 | 0,155 | 11,52

14 | 0,220 |