Рассчитайте, как изменится скорость реакции: 2SО2(г) + O2(г) = 2SO3(г) при увеличении давления в системе в 2 раза

Чтобы рассчитать, как изменится скорость реакции $2SO_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2SO_3(г)$ при увеличении давления в системе в 2 раза, нужно учитывать следующее:

1. Влияние давления на скорость реакции газов

Для реакции с участием газов увеличение давления обычно приводит к увеличению скорости реакции, если количество молекул реагентов в исходном состоянии больше, чем количество молекул продуктов. В данной реакции:

Видно, что на стороне реагентов находится 3 молекулы (2 молекулы $SO_2$ и 1 молекула $O_2$), а на стороне продуктов — 2 молекулы $SO_3$. Поскольку количество молекул на стороне реагентов больше, повышение давления смещает равновесие в сторону образования продуктов $SO_3$.

2. Как давление влияет на скорость при равновесных условиях

В соответствии с принципом Ле Шателье, при увеличении давления в системе, где больше молекул на стороне реагентов, равновесие будет смещаться в сторону уменьшения объема — то есть в сторону продуктов (в данном случае $SO_3$). Однако важно отметить, что смещение равновесия влияет на конечное состояние, а не на кинетику реакции.

3. Скорость реакции и закон действующих масс

Скорость реакции для газовой системы можно выразить через закон действующих масс:

где $k$ — константа скорости реакции, которая зависит от температуры, но не от давления. Концентрации $SO_2$ и $O_2$ в газовой фазе пропорциональны парциальному давлению каждого газа. Когда общее давление увеличивается в 2 раза, парциальные давления каждого газа также увеличиваются в 2 раза. Следовательно, концентрации реагентов тоже удвоятся.

4. Как изменится скорость реакции

Подставим увеличенные концентрации в выражение для скорости:

Таким образом, если давление в системе увеличится в 2 раза, скорость реакции увеличится в 8 раз, так как возрастает пропорционально произведению концентраций реагентов в квадрате для $SO_2$ и линейно для $O_2$.

Итог

При увеличении давления в системе в 2 раза скорость реакции возрастет в 8 раз.