Составьте математическое выражение закона действия масс

Составьте математическое выражение закона действия масс

Влияние природы реагирующих веществ

Например, взаимодействие натрия и меди с кислородом протекает в соответствии с уравнениями реакций:

Первый процесс протекает со скоростью V1, второй – V2, причем, V1 >> V2.

Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс. Этот закон установлен норвежскими учеными Гульдбергом и Вааге в 1867 г. Он формулируется следующим образом: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для химической реакции, протекающей по уравнению, записанному в общем виде

аА + bВ = сС + dD, (3)

математическое выражение закона действующих масс, называемое кинетическим уравнением химической реакции, имеет вид

где V – скорость химической реакции; CA, CB – молярные концентрации реагентов А и В; а и b – стехиометрические коэффициенты для реагентов А и В в уравнении реакции; k – коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости химической реакции.

Ее физический смысл становится понятным, если принять CA= CB = 1 моль/л, тогда k = V (константа скорости численно равна скорости химической реакции при концентрациях компонентов 1 моль/л), или удельная (единичная) скорость.

Константа скорости химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, присутствия катализатора и не зависит от концентрации реагирующих веществ.

Для гомогенных газовых систем существует прямо пропорциональная зависимость между концентрацией газов и их парциальным давлением, определяемая уравнением Менделеева-Клапейрона:

(5)

где Сi – молярная концентрация i-того компонента в системе, моль/л; Pi – парциальное давление i-того компонента в системе.

Учитывая вышесказанное, математическое выражение закона действующих масс для уравнения химической реакции (3), протекающей в газовой фазе, можно записать в виде

В случае гетерогенных реакций в математическое выражение закона действующих масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Вещества, находящиеся в конденсированном состоянии (твердом или жидком), реагируют лишь на поверхности раздела фаз, которая остается неизменной, поэтому концентрация веществ (поверхностная) постоянна и входит в константу скорости. Например, для реакции горения угля:

Читайте также:  Сколько трафика тратит скайп

закон действующих масс запишется так:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9791 — | 7483 — или читать все.

Перед решением задач следует уяснить следующее

1 При гетерогенных реакциях концентрации веществ, находящихся в твердой фазе, обычно не изменяются в ходе реакции и поэтому не включаются в уравнение закона действия масс.

Пример 1 –Написать выражения закона действия масс для реакций:

б) поскольку карбонат кальция – твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции, искомое выражение будет иметь вид: v = k, т. е. в данном случае скорость реакции при определенной температуре постоянна.

Пример 2 –Во сколько раз изменится скорость прямой химической реакции, протекающей в системе (Г) + В(Г) = С(Г), при:

а) увеличении объёма в 3 раза;

б) увеличении давления в 2 раза.

Закон действия масс для данной конкретной реакции имеет вид:

а) при увеличении объёма в три раза давление уменьшили в такое же число раз, т. е. концентрации веществ А и Вуменьшились в три раза. Следовательно, после оказанного воздействия

v1 = k( [А]) 2 ( [B]) = k[А] 2 [B].

Чтобы ответить на поставленный в задаче вопрос, найдем соотношение

v1/v = k[А] 2 [B]/ k[А] 2 [B] = .

Следовательно, скорость прямой реакции уменьшится в 27 раз.

б) при увеличении давления (или уменьшении объёма) в n-е количество раз концентрации реагирующих газообразных веществ увеличиваются в такое же количество раз, т. е. при увеличении давления в 2 раза концентрации А и В увеличиваются в два раза. Отсюда

Следовательно, скорость прямой реакции увеличится в 8 раза.

Пример 3 –Во сколько раз изменится скорость прямой химической реакции, протекающей в гомогенной системе 2NO + Cl2 = 2NOCl, при:

Читайте также:  Взрослое кино смарт тв самсунг

а) увеличении концентрации NO в 2 раза;

б) уменьшении концентрации Cl2 в 3 раза.

а) до оказанного воздействия скорость реакции выражалась уравнением v = k[NO] 2 [Cl2].

При увеличении концентрации NO в 2 раза

Следовательно, скорость прямой реакции увеличится в 4 раза;

б) при уменьшении концентрации Cl2 в 3 раза

v2 = k[NO] 2 ( [Cl2]) = k[NO] 2 [Cl2].

v2/v = k[NO] 2 [Cl2]/ k[NO] 2 [Cl2] = .

Следовательно, скорость прямой реакции уменьшится в 3 раза.

Пример 4 –Как скажется уменьшение объёма в четыре раза на скорости следующих реакций:

а) так как в данной системе одно из веществ (С) находится в кристаллическом состоянии, то его концентрация не будет входить в формулу закона действия масс. Следовательно, v = k[О2]. При уменьшении объёма в 4 раза концентрация О2 увеличивается в 4 раза и v1 = k4[О2] = 4k[О2]. Отсюда v1/v = 4k[О2] / k[О2] = 4 и скорость прямой реакции увеличится в 4 раза;

б) поскольку среди исходных веществ имеется только одно вещество, причём в кристаллическом состоянии, то изменение объёма не будет влиять на скорость прямой реакции и она не изменится.

1. Записать математическое выражение закона действующих масс для гомогенной реакции:

2. Как изменится скорость химической реакции:

если концентрацию первого реагирующего вещества увеличить в 3 раза?

Решение: до изменения условий скорость данной химической реакции выражалась уравнением

V = k · СNO 2 ·СCl.

Концентрации веществ и скорость химической реакции при изменении условий выделим штрихом ( ‘ ). При изменении условий: С’NO = 3· СNO, тогда

V’ = k ·(С’NO) 2 · СCl= k ·(3· СNO) 2 · СCl= 9· k · СNO 2 · СCl.

Найдем, во сколько раз изменилась скорость химической реакции при увеличении концентрации первого реагирующего вещества в 3 раза:

Читайте также:  Cisco leap module что это за программа

Ответ: скорость химической реакции увеличится в 9 раз.

3. Как изменится скорость химической реакции:

если давление в системе уменьшить в 2 раза?

Решение: до изменения условий (уменьшение давления) скорость данной гетерогенной химической реакции выражалась уравнением

V = k · (СO) 3 = k · (РO) 3 .

После уменьшения давления в системе в 2 раза парциальное давление кислорода, как и его молярная концентрация, также уменьшается в 2 раза: Р’O= 1/2 РO, тогда

V’ = k · (Р’O) 3 = k ·(1/2РO) 3 = 1/8 k ·(РO) 3 ;

Ответ: скорость химической реакции уменьшится в 8 раз.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 9157 — | 7376 — или читать все.

Ссылка на основную публикацию
Совместимость ssd с ноутбуками
Вопрос совместимости Многие пользователи интересуются совместимостью материнской платы и SSD, который они купили или хотят купить. Опыт показывает, что не...
Скрыть не интересуюсь уже купил спам мешает
"Яндекс" запустил опцию "Скрыть объявление" на сайтах входящих в Рекламную сеть Яндекса. Опция позволяет отключить показ рекламных объявлений, которые в...
Слабо работает интернет что делать
Как настроить роутер, как настроить модем, как настроить оптический терминал. Настройка роутера по http://192.168.1.1 или http://192.168.0.1 Что делать если медленно...
Совместимость ремешков apple watch
Здесь приводятся общие инструкции, которые помогут Вам снять, поменять и застегнуть ремешок. В случае смены ремешка убедитесь, что размеры используемого...
Adblock detector