Задача 325

Энергия активации распада метана в отсутствии катализатора равна 331,0 кДж/моль, а с катализатором – 230,0 кДж/моль. Во сколько раз возрастет скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 1 000 К?

Решение:

Скорость химической реакции возрастает в присутствии катализатора. Действие катализатора объясняется тем, что при его участии возникают нестойкие промежуточные соединения (активированные комплексы), распад которых приводит к образованию продуктов реакции. При этом энергия активации реакции понижается и активными становятся некоторые молекулы, энергия которых была недостаточна для осуществления реакции в отсутствии катализатора. Обозначим энергию активации реакции без катализатора через Е_а, а с катализатором - через ; соответствующие константы скорости реакции обозначим через k и . Используя уравнение Аррениуса, находим

.

Получим

. Окончательно находим .

Таким образом, снижение энергии активации на 101 кДж привело к увеличению скорости реакции в 186 тысяч раз.

При выполнении заданий рекомендуется использовать методические указания [1; 3].

В задачах 285–300 определить константу равновесия обратимых химических реакций при заданной температуре и указать, как будет смещаться равновесие при повышении температуры или давления

№ задачи	Уравнение реакции	Т, К
285.	V2O5(к)+5Fe(к) «2V(к) + 5 FeO(к)
286.	CO2(г) + H2(г) «CO(г) + H2O(г)
287.	CO2(г) + H2(г) «CO(г) + H2O(г)
288.	2Cu2O(к) + Cu2S(к)«6 Cu(к) + SO2(г)
289.	TiI4(к) «Ti(к) + 2I2 (г)
290.	CH4(г) + H2O(г) «3 H2(г) + CO(г)
291.	Fe2O3(к) + CO(г)«2 FeO(к) + 2CO2(г)
292.	3Fe(к) + C(гр) «Fe3C(к)
293.	SiCl4(г) + 2H2(г) «Si(к) + 4HCl(г)
294.	GeO2(к) + 4HCl(г) «GeCl4(к) + 2 H2O(г)
295.	Li2O(к) + 3C(гр.)«Li2C2(к) +CO(г)
296.	Li3N(к) + 3H2(г) «3 LiH(к) + NH3(г)
297.	CaCO3 (к)+ 4 C(гр.)«CaC2(к) + 3CO(г)
298.	WO3(к) + 3H2 (г)«W(к) + 3H2O(г)
299.	2 СО + О2 ↔ 2 СО2
300.	СОСl2 ↔ CO + Cl2

В задачах 301–314 вычислить константу равновесия химической реакции и определить начальные концентрации вступивших в реакцию веществ

№ задачи	Уравнение реакции	Равновесные концентрации См, моль/л
	Cl2 + CO «COCl2	См: Cl2=2.5; CO=1.8; COCl2=3.2
	2NO2«2NO + O2	См: NO2=0.02; NO=0.08; O2=0.16
	2SO2 + O2 «2SO3	См: SO2=0.02; O2=0.4; SO3=0.3
	N2 + 3H2 «2NH3	См: N2=2.5; H2=1.8; NH3=3.6
	2NO + O2 «2NO2	См: NO=0.056; O2=0.028; NO2=0.044
	2N2 + O2 «2N2O	См: N2=0.072; O2=1.12; N2O=0.84
	H2 + I2 «2HI	См: H2=0.025; I2=0.005; HI=0.009
	N2 + 3H2 «2NH3	См: N2=3; H2=9; NH3=4
	A + 2B «C	См: A=0.06; B=0.12; C=0.216
	3 A + B ↔ 2 C	См: A=0.03; B=0.01; C=0.08
	2 NO2 ↔ 2 NO + O2	См: NO2 =0,006; NO =0,024; O2=0,012
	CO + Cl2 ↔ COCl2	См: Cl2 =0,3; CO = 0,2; COCl2=1,2
	2 SO2 + O2↔ 2SO3	См: SO2 =0,04; O2=0,06; 2SO3=0,02
	N2 + 3H2 ↔ 2NH3	См: NH3 = 0,4; N2 = 0,03; H2 = 0,1

В задачах 315–319 определить, энергию активации химической реакции по следующим данным:

№ задачи	Температура Т1, К	Константа скорости k1, 1/с	Температура Т2, К	Константа скорости k2, 1/с
		1,816×10^-4		3,996×10^-4
		3,0×10^-2		4,0×10^-1
		7,5		4,5×10^2
		4,04×10^-5		7,72×10^-5
		2,0×10^-2		0,38

В задачах 320–324 определить, во сколько раз возрастет скорость химической реакции, если температура повысилась на 100 ^oС

№ задачи	Начальная температура, ^0С	Температурный коэффициент, γ
		2,50
		1,87
		3,00
		2,00
		2,70

В задачах 325–329 определить, во сколько раз возрастает скорость химической реакции при применении катализатора по сравнению со скоростью реакции, идущей без катализатора. Реакция идет при температуре 1000 К

№ задачи	Реакция распада	С катализатором	Без катализатора Еа, кДж/моль
катализатор	, кДж/моль
	CH4	Pt	230,0	331,0
	N2O	Pt	136,0	244,0
	N2O	Au	121,0	244,0
	HI	Pt	58,6	184,0
	HI	Au	108,0	184,0

4. ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Дата добавления: 2015-07-25