Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагентов и от давления

Скорость реакции зависит от концентрации реагентов. Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем чаще сталкиваются молекулы и тем быстрее происходит реакция.

Рис. \(1\). Влияние концентрации веществ на скорость реакции

Зависимость скорости гомогенной реакции от концентраций реагентов выражается законом действующих масс.

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов.

В кинетическом уравнении концентрация вещества возводится в степень, равную коэффициенту перед его формулой в уравнении реакции.

Пример:

для реакции \(A + B = C\) выражение для расчёта скорости реакции записывается следующим образом:

v = k \cdot c (A) \cdot c (B)

Для реакции \(2A + B = C\) концентрация реагента \(A\) возводится в квадрат:

v = k \cdot c^{2} (A) \cdot c (B)

Коэффициент \(k\) — это константа скорости. Она соответствует скорости реакции, если концентрации равны \(1\) моль/дм³.

Обрати внимание!

Скорость реакций с участием газов зависит также от давления, так как при изменении давления в \(n\) раз во столько же раз изменяется концентрация веществ. Повышение давления происходит при сжатии газов, т. е. при уменьшении объёма.

Примеры решения задач

Пример \(1\). Определим, во сколько раз увеличится скорость реакции между азотом и кислородом, если концентрации реагирующих веществ увеличить в \(2\) раза.

Уравнение реакции:

N_{2} + O_{2} = 2 NO

Запишем кинетическое уравнение для исходных концентраций:

v_{0} = k \cdot c_{0} (N_{2}) \cdot c_{0} (O_{2}) .

После изменения концентраций кинетическое уравнение можно записать так:

v_{1} = k \cdot c_{1} (N_{2}) \cdot c_{1} (O_{2}) = k \cdot 2 \cdot c_{0} (N_{2}) \cdot 2 \cdot c_{0} (O_{2}) = 4 k \cdot c_{0} (N_{2}) \cdot c_{0} (O_{2}) = 4 v .

Ответ: скорость реакции возрастёт в \(4\) раза.

Пример \(2\). Определим, во сколько раз возрастёт скорость реакции окисления сернистого газа, если давление в системе увеличить в \(3\) раза.

Запишем уравнение реакции:

{2 SO}_{2} + O_{2} = {2 SO}_{3}

Составим кинетическое уравнение:

v_{0} = k \cdot c_{0}^{2} ({SO}_{2}) \cdot c_{0} (O_{2})

При повышении давления в \(3\) раза так же увеличиваются и концентрации веществ. Подставим значения и определим скорость:

v_{1} = k \cdot c_{1}^{2} ({SO}_{2}) \cdot c_{1} (O_{2}) = k \cdot 3^{2} \cdot c_{0}^{2} ({SO}_{2}) \cdot 3 \cdot c_{0} (O_{2}) = 27 k \cdot c_{0}^{2} ({SO}_{2}) \cdot c_{0} (O_{2}) = 27 v_{0} .

Ответ: скорость реакции увеличится в \(27\) раз.

Источники:

Рис. 1. Влияние концентрации веществ на скорость реакции, https://image.shutterstock.com/image-vector/illustration-chemical-factors-reaction-rate-600w-1726637023.jpg, дата обращения: 11.10.2022.

Предыдущая теория

Вернуться в тему

Следующее задание

Отправить отзыв

Нашёл ошибку?

Сообщи нам!

4. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагентов и от давления

Теория: