Определите, как изменится скорость ХР синтеза аммиака: N2 (г) + 3H2 (г) = 2NH3 (г) при: а)

Ответы на вопрос

Отвечает Калиниченко Вадим.

Задача 1: Определение изменения скорости реакции синтеза аммиака

Уравнение реакции:

$N_2 (г) + 3H_2 (г) \rightarrow 2NH_3 (г)$

Скорость химической реакции зависит от концентрации реагентов и давления (если речь идет о газах).

а) Увеличение концентрации исходных веществ в 3 раза

Скорость химической реакции можно описать уравнением зависимости скорости от концентраций:

$v = k \cdot [N_2]^m \cdot [H_2]^n$

Здесь:

$v$ — скорость реакции,
$k$ — константа скорости,
$m$ и $n$ — порядки реакции по $N_2$ и $H_2$ соответственно.

Для реакции синтеза аммиака порядок реакции по каждому из веществ:

$N_2$ : первый порядок ( $m = 1$ ),
$H_2$ : третий порядок ( $n = 3$ ).

При увеличении концентраций $[N_2]$ и $[H_2]$ в 3 раза, скорость изменится следующим образом:

v_{\text{нов}} = k \cdot (3[N_2])^1 \cdot (3[H_2])^3

Разложим:

v_{\text{нов}} = k \cdot 3^1 \cdot 3^3 \cdot [N_2] \cdot [H_2]^3 = k \cdot 3^4 \cdot [N_2] \cdot [H_2]^3

v_{\text{нов}} = 81 \cdot v_{\text{стар}}

Ответ: При увеличении концентрации всех исходных веществ в 3 раза, скорость реакции увеличится в 81 раз.

б) Уменьшение давления в реакционной смеси в 2 раза

Давление влияет на реакции, проходящие в газовой фазе. Для данной реакции суммарное количество молекул газа слева $(1 + 3 = 4)$ больше, чем справа $(2)$ . Это значит, что снижение давления смещает равновесие в сторону образования исходных веществ (согласно принципу Ле Шателье), а скорость прямой реакции уменьшится.

Скорость реакции пропорциональна $P^{\Delta n}$ , где $\Delta n$ — изменение количества молекул газа в реакции ( $\Delta n = 2 - 4 = -2$ ):

v \propto P^{-2}

При уменьшении давления в 2 раза:

P_{\text{нов}} = \frac{P_{\text{стар}}}{2}

v_{\text{нов}} = \left(\frac{1}{2}\right)^{-2} \cdot v_{\text{стар}} = \frac{1}{4} \cdot v_{\text{стар}}

Ответ: При уменьшении давления в 2 раза скорость прямой реакции уменьшится в 4 раза.

Задача 2: Определение изменения скорости реакции при повышении температуры

Дано:

Температурный коэффициент реакции $\gamma = 3$ ,
Температура изменяется с $10^\circ C$ до $50^\circ C$ ,
$\Delta T = 50 - 10 = 40^\circ C$ .

Температурный коэффициент показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на каждые $10^\circ C$ . В данном случае:

\text{Количество интервалов } 10^\circ C = \frac{\Delta T}{10} = \frac{40}{10} = 4

Скорость реакции увеличится в $\gamma^n$ , где $n$ — количество интервалов:

v_{\text{нов}} = \gamma^n \cdot v_{\text{стар}} = 3^4 \cdot v_{\text{стар}}

Последние заданные вопросы в категории Химия