Заказ №38812

Дана реакция 2ZnS(к)+3O2(г)=2ZnO(к)+2SO2(г) Записать кинетическое уравнение реакции и определить ее теоретический порядок. Определить, как изменится скорость реакции (во сколько раз увеличится или уменьшится): а) при уменьшении объема в 3 раза; б) при уменьшении температуры на 30 градусов, считая значение температурного коэффициента скорости реакции равным 4.

Решение:

Химическая кинетика трактует качественные и количественные изменения в ходе химического процесса, происходящие во времени. Обычно эту общую задачу подразделяют на две более конкретные: 1) выявление механизма реакции — установление элементарных стадий процесса и последовательности их протекания (качественные изменения); 2) количественное описание химической реакции — установление строгих соотношений, которые могли бы удовлетворительно предсказывать изменения количеств исходных реагентов и продуктов по мере протекания реакции. Как правило, химическая реакция протекает в несколько промежуточных стадий, которые, складываясь, дают суммарную реакцию. Элементарная стадия реакции. Кинетическое уравнение химической реакции (с учетом механизма реакции) может быть получено только в результате экспериментального изучения реакции и не может быть выведено из стехиометрического уравнения суммарной реакции. При обсуждении механизмов реакций принято различать реакции по их молекулярности, т. е. по числу молекул, участвующих в каждом элементарном акте взаимодействия. По этому признаку различают реакции мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные. Мономолекулярными называются реакции, в которых элементарный акт представляет собой химическое превращение одной молекулы, которое в общем виде можно описать уравнением А = В + С. Бимолекулярные — это такие реакции, элементарный акт в которых осуществляется при столкновении двух молекул А + В = С. В тримолекулярных реакциях элементарный акт осуществляется при одновременном столкновении трех молекул 2А + В = С. Столкновение более чем трех молекул одновременно практически невероятно, поэтому реакции большей молекулярности на практике не обнаружены. Основным понятием в химической кинетике является, понятие о скорости реакции: Скорость химической реакции определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объема. Если при неизменных объеме и температуре концентрация одного из реагирующих веществ уменьшилась от с1 до с2 за промежуток времени от t1 до t2, то в соответствии с определением скорость реакции за данный промежуток времени равна: v=-(c1-c2)/(t1-t2)=-∆𝑐/∆𝑡 1105 Знак “-” в правой части уравнения появляется т. к. по мере протекания реакции (t2-t1 > 0) концентрация реагентов убывает, следовательно, c2-c1 < 0, а так как скорость реакции всегда положительна, то перед дробью следует поставить знак “-”. Обычно для реакций, протекающих в газах или растворах, концентрации реагентов выражают в моль/л, а скорость реакции — в моль/(л*с). Скорость каждой химической реакции зависит как от природы реагирующих веществ, так и от условий, в которых реакция протекает. Важнейшими из этих условий являются: концентрация, температура и присутствие катализатора. Природа реагирующих веществ оказывает решающее влияние на скорость химической реакции. Зависимость скорости гомогенных реакций от концентрации (закон действующих масс). Влияние концентрации реагирующих веществ может быть объяснено из представлений, согласно которым химическое взаимодействие является результатом столкновения частиц. Увеличение числа частиц в заданном объеме приводит к более частым их столкновениям, т. е. к увеличению скорости реакции. Количественно зависимость между скоростью реакции и молярными концентрациями реагирующих веществ описывается основным законом химической кинетики — законом действующих масс. Скорость химической реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Для мономолекулярной реакции скорость реакции v определяется концентрацией молекул вещества А: v=k*[A] где k — коэффициент пропорциональности, который называется константой скорости реакции; [А] — молярная концентрация вещества А, моль/л. В общем случае, если в реакцию вступают одновременно т молекул вещества А и n молекул вещества В, т. е. тА + пВ = С, уравнение скорости реакции имеет вид: v=k [A] m [B] n Это уравнение есть математическое выражение закона действующих масс в общем виде. Чтобы понять физический смысл константы скорости реакции, надо принять в написанных выше уравнениях, что [А] = 1 моль/л и [В] = 1 моль/л (либо приравнять единице их произведение), и тогда v = k. Отсюда ясно, что константа скорости k численно равна скорости реакции, когда концентрации реагирующих веществ (или их произведение в уравнениях скорости) равны единице. Общее выражение для скорости химической реакции получено для данной, фиксированной температуры. В общем же случае, поскольку скорость реакции зависит от температуры, закон действующих масс записывается как v(T)=k(T) [A] m [B] n где v и k являются функциями температуры. Приведенная выше зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ справедлива для газов и реакций, протекающих в растворах. Она не распространяется на реакции с участием твердых веществ, так как в этих случаях взаимодействие молекул происходит не во всем объеме реагирующих веществ, а лишь на поверхности, от размера которой также зависит скорость реакции. Поэтому реакции в гетерогенных системах протекают значительно сложнее.