Hatása a katalizátor a reakció üteme
A katalizátort olyan anyag, amely megváltoztatja a reakció sebességét vesz részt a reakcióban, de nem tartalmazza a végső anyag. Hatása a katalizátor a reakció üteme nevű katalízis. A reakció sebességét a katalizátor jelenlétében növelhető (pozitív katalízis), vagy csökkenését (negatív katalízissel vagy gátlás). Attól függően, hogy a katalizátor fázist a reagensekkel vagy a különálló fázisként, megkülönböztetni homogén és heterogén katalízis.
Action pozitív katalizátorok csökken, hogy csökkentse az aktiválási energia a reakció, az összes aktív molekulák növekszik, a reakció sebessége megnő.
A hatásmechanizmus a katalizátor lehet a legváltozatosabb és általában nagyon bonyolult. Abban az esetben, homogén katalízis katalizátor hatásmechanizmusa általában kapcsolódó kialakulását aktív intermedierek. Például egy kémiai reakció
A katalizátor jelenlétében megy végbe több lépésben: a katalizátort reagáltatunk egyik anyagok alkotnak közbenső
majd Akat intermediert reagáltatjuk a másik kiindulási anyagot az alkotó a végtermék a reakció, és izoláljuk a katalizátort az eredeti formájában:
Abban az esetben pozitív katalízis (ábra. 2) az aktiválási energia a reakció közbenső szakaszok (Ea és Ea k1 k2) alacsonyabbnak kell lennie, mint az energia nélkül a katalizátor aktiválását (Ea).
Ábra. 2. Energia reakcióvázlatnak
1 - katalizátor nélkül, 2 - katalizátor
7. példa Az aktiválási energiája a reakció katalizátor nélkül Ea 75,4 kJ / mól, és a katalizátorral, hogy Ea = 53,0 KJ / mol. Hányszor a reakció sebességét növeli a katalizátor jelenlétében, ha a reakció 25 ° C-on?
Határozat. Jelöljük a sebességi állandó a katalizátor jelenlétében kk. Használjuk az Arrhenius-egyenlet (4.9):
Így, a reakció sebessége növekedni fog 8443-szer.
4.1. Hogyan változtassuk meg a reakció sebességét SO2 + 2H2 S = 3S + 2H2 O: a) ha a megnövekedett koncentrációja a kén-oxid (IV) 3-szor; b) növeli a hidrogénszulfid-koncentrációja 3-szeres; c) növeli a koncentrációt és a kén-oxid a (IV) és a hidrogén-szulfid a 3-szor?
Válasz. a) 3-szoros növekedést; b) nőtt 9-szer; c) növeli a 27 alkalommal.
4.2. A reakció a következő egyenlet szerint O2 + 2SO2 = 2SO3. Hogyan megváltoztatásával a koncentrációt az reagensek, hogy növelje a reakció sebessége a 9 időben? (Leadása legalább három lehetőség).
4.3. A hőmérséklet a reakció sebességi együttható 3,5. Hány fokos a hőmérséklet növelni kell úgy, hogy a reakció sebessége megnő: a) 50-szer; b) 150-szer?
Válasz: a) 30 ° C-on b) 40 ° C-on
4.4. 20 ° C-on a sebesség egy kémiai reakció egyenlő 1 mmol / (L # 8729; s). A 80 ° C-on a sebességét megnöveljük, 100 mmol / (L # 8729; s). Számítsuk ki a reakció sebessége hőmérsékleten 50 ° C-on
Válasz. 9,9 mmol / (L # 8729; s).
4.5. Find értékét az aktiválási energia a reakció, ha a hőmérsékletet 100-130 ° C-on annak sebessége nőtt 20-szor.
Válasz. 124,8 kJ / mól.
4.6. A katalizátort csökkenti az aktiválási energia a reakció 20 kJ / mól. Hányszor növeli a sebességet ennek a reakciónak, amikor hőmérsékleten végezzük, 30 ° C?
4.7. Írja kifejeződése tömeghatás törvénye a következő reakciók:
4.8. Hogyan változtassuk meg a reakció sebességét a 2 NO + O2 = 2NO2. a) Ha a nyomás növekedés 3-szor; b) a koncentrációja nitrogén-oxid (II) 2-szeres csökkenést?
Válasz. a) növeli a 27-szer, b) csökkentette, 4-szer.
4.9. 20 ° C-on a reakció 1 órán át. A reakció hőmérséklete sebességi együttható 2.5. Milyen hőmérséklet válasz, 5 perc alatt?
4.10. Hány fok, hogy növelni kell a hőmérsékletet a reakció (g = 3) úgy, hogy a sebesség növekedett: a) 20-szor; b) 100-szor?
4.11. A aktiválási energiája egy reakció 98,12 kJ / mól, a bevezetése a katalizátor, az aktiválási energia csökken 79,81 kJ / mól. Hányszor növeli a reakció sebességét előforduló katalizátor jelenlétében hőmérsékleten 100 ° C?
4.12. A katalizátort csökkenti az aktiválási energia a reakció 22 kJ / mól. Számítsuk ki, hogyan kell változtatni a reakció sebességét a katalizátor jelenlétében hőmérsékleten 75 ° C-on
4.13. Hogyan változtassuk meg a reakció sebességét 2NO + Cl2 = 2NOCl, ha egyidejűleg a koncentrációja nitrogén-oxid (II), hogy növelje a 3-szor, és csökkenti a klór koncentrációja 3-szor?
Válasz. növeli 3 alkalommal.
4.14. Hányszor növeli a reakció sebességét:
ha nem töltenek a levegőben, és a tiszta oxigén? (Az oxigén koncentrációja a levegőben megtett 20 tf.%)
Válasz. a) 5-ször; b) a 3125 újra; c) 125-szor.
4.15. A hőmérséklet növelésével 30-tól 60 ° C-on a reakció sebességét növeljük, hogy 64-szer. Ahogy változik a reakció sebessége a hőmérséklet csökken 30-20 ° C-on?
Válasz. csökken 4-szer.
4.16. A hőmérsékleti együttható egy bizonyos mértékű reakció 2.2. A hőmérséklet 300 ° C-on a reakció sebességi állandója egyenlő 2 # 8729; 10 - 3. Find a sebességi állandó 400 ° C-on
4.17. Amikor a hőmérséklet csökken 40-20 ° C-on, a reakciót lassította 10-szer. Számolja az aktiválási energia a reakcióra.
Válasz. 87,78 kJ / mól.
4.18. 20 ° C-on a katalizátor jelenlétében a reakció 10000-szer gyorsabb, mint a katalizátor nélkül. Az aktiválási energia a katalizátort alkalmazó reakciót, ha a katalizátor nélkül aktiválási energia 101,8 kJ / mól.
Válasz. 79,36 kJ / mól.
4.19. Írása kifejeződése a tömeghatás törvénye a reakció 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3. Hányszor növeli a reakció sebességét, ha a mennyiség a reaktor-ra csökkentettük 2,5-szer?
Válasz. növelni 15.625 alkalommal.
4.20. A homogén reakció a következő egyenlet szerint 3A2 + B2 = 2A3B. B2 koncentrációja csökkent 15 alkalommal. Hogyan lehet megváltoztatni a koncentráció A2. irányítani a reakció mértéke változatlan maradt?
Válasz. növekedése 2,47-szeres.
4.21. A hőmérsékleti együttható a reakciósebesség egyenlő 2,8. Hogyan változtassuk a reakció sebessége: a) a hőmérséklet emelésével 30 ° C; b) a hőmérséklet növelésével 70 ° C; c) csökkentjük a hőmérsékletet 50 ° C-on?
Válasz. a) növelni
22-szeres; b) növeli
1350-ben; a) csökken a 172-szor.
4.22. A reakciósebességi állandó 0 és 40 ° C # 8729 egyenlő 2, 10-3 és 0,1 ill. Határozza meg a hőmérsékleti együtthatója a sebességet a reakció.
4.23. Mivel az kell változtatni a nyomást, hogy a reakció sebessége 2CO + O 2 = 2CO2. a) nőtt 100-szor; b) csökkent 10-szer?
Válasz. a) megnövekedett 4,64-szer; b) csökkenti az 2,15-szor.
4.24. A homogén reakció a következő egyenlet szerint 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2 O. Mivel a változás a reakció sebességét, ha a mennyiség a reakcióedény csökkent 2-szer?
Válasz. növelése 512 alkalommal.
4.25. Hőmérsékletének csökkentésével 60 ° C-on, a reakció lelassult 64 alkalommal. Határozza meg a hőmérsékleti együtthatója a sebességet a reakció.
4.26. Milyen hőmérséklet a reakció 20 perc alatt, miközben 20 ° C-on a reakció teljessé 3 óráig tart. A reakció-hőmérséklet együttható 3.
4.27. A aktiválási energia 74,44 kJ / mól. Hányszor fog változni a reakció sebességét növeli a reakció hőmérséklete 0-30 ° C?
4.28. A 0 ° C-on a reakció sebességgel 2 mol / (L # 8729; m), hőmérsékleten 50 ° C - 80 mol / (L # 8729; m). Számítsuk ki a reakció sebessége hőmérsékleten 30 ° C-on
Válasz. 18,3 mol / (L # 8729; m).
4.29. Számítsuk ki az aktiválási energia a reakció, ha az arány állandó, 25 és 50 ° C-on rendre egyenlő 0,4 és 22.
Válasz. 128,3 kJ / mól.
4.30. Hogyan változtassuk meg a reakció sebességét CO + 3H2 = CH4 + H2 O: a) ha a nyomás emelkedése 3-szor; b) csökkenti a hangerőt a rendszer 2-szeres; c) növeli a hidrogén koncentrációját az 4-szer?
Válasz: a) növekedést 81 alkalommal; b) növeli a 16-szor; c) növeli a 64 alkalommal.