ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 4. ШВИДКІСТЬ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ.

§ 4.8. Розв’язування типових задач

Задача 1. Реакція за температури 50° С відбувається за 2 хв 15 с. За який час закінчиться ця реакція за температури 70°С, якщо в даному температурному інтервалі температурний коефіцієнт швидкості дорівнює З?

Розв’язання. Із збільшенням температури від 50 до 70°С швидкість реакції відповідно до правила Вант-Гоффа збільшується:

де t₂ = 70°С, t₁ = 50°С, а v(t₂) і v(t₁) — швидкості реакції за даних температур. Маємо:

тобто швидкість збільшується в 9 разів.

Відповідно до означення швидкість реакції обернено пропорційна часу перебігу реакції, отже:

де τ (t₁) і τ (t₂) — час перебігу реакції за температур t₁ і t₂.

Звідси маємо:

Враховуючи, що х (t₁) = 135 с (2 хв 15 с), визначаємо час перебігу реакції за температури t₂:

Задача 2. У системі

А + В⇆ С, ∆Н° < 0,

де А, В і С — гази, встановилася рівновага. Як впливатимуть на рівноважну концентрацію речовини С: а) підвищення тиску; б) збільшення концентрації речовини А; в) підвищення температури?

Розв’язання, а) Під час перебігу реакції загальне число молів газуватих речовин зменшується з 2 до 1. Відповідно до принципу Ле Шательє підвищення тиску призведе до зміщення рівноваги в бік меншого числа молів газуватих речовин (тобто в бік утворення речовини С), отже, [С] збільшиться.

б) Збільшення концентраці речовини А призведе до зміщення рівноваги в бік утворення продукту С, тобто [С] збільшиться.

в) Оскільки ∆Н˚ < 0, теплота виділяється, реакція — екзотермічна. Зворотна реакція обов’язково буде ендотермічною. Підвищення температури завжди сприяє перебігу реакції з поглинанням теплоти, тобто рівновага зміститься в бік речовин А та В і [С] зменшиться.

Задача 3. Як впливатиме підвищення тиску на хімічну рівновагу в оборотній системі

Fe₃O₄ (т) + СО (г) ⇆ 3FeO (т) + СО₂ (г) ?

Розв’язання. Запишемо вирази для швидкостей прямої (v_пр) і зворотної (v_звор) реакцій:

v_пp= k_пр [СО]; v_звор = k_звор [СО₂].

Швидкості прямої і зворотної реакцій не залежать від концентрацій твердих речовин. За підвищення тиску в два рази в таке саме число разів збільшуються концентрації СО і СО₂. Отже, швидкості прямої і зворотної реакцій збільшаться в однакове число разів, і рівновага в системі не зміститься.