2. Представьте уравнение закона действующих масс для прямой и обратной реакции, где C2H4 + H2 ↔ C2H6 считаются

Мистический_Дракон

27

Чтобы решить данную задачу, нам необходимо использовать уравнение закона действующих масс и рассмотреть каждую ситуацию по отдельности.

Уравнение закона действующих масс для прямой реакции имеет следующий вид:

\[v_1 = k_1 \cdot [C_2H_4] \cdot [H_2]\]

где \(v_1\) - скорость прямой реакции, \([C_2H_4]\) и \([H_2]\) - концентрации этилена и водорода соответственно, \(k_1\) - скоростная константа.

Уравнение закона действующих масс для обратной реакции имеет аналогичный вид:

\[v_2 = k_2 \cdot [C_2H_6]\]

где \(v_2\) - скорость обратной реакции, \([C_2H_6]\) - концентрация этилена, \(k_2\) - скоростная константа.

Теперь рассмотрим каждую ситуацию по отдельности.

а) Концентрация этилена увеличится в 3 раза.

Если концентрация этилена увеличивается в 3 раза, то новая концентрация будет равна \([C_2H_4]_{нов} = 3 \cdot [C_2H_4]_{стар}\).

Так как скорость прямой реакции зависит от концентрации этилена, то скорость прямой реакции также увеличится в 3 раза:

\[v_{1_{нов}} = k_1 \cdot [C_2H_4]_{нов} \cdot [H_2] = k_1 \cdot 3 \cdot [C_2H_4]_{стар} \cdot [H_2]\]

б) Давление увеличится в 3 раза.

Уравнение закона действующих масс не зависит от давления, поэтому скорость прямой реакции не изменится:

\[v_{1_{нов}} = v_1\]

в) Температура уменьшится на 40°С.

При уменьшении температуры на 40°С, температурный коэффициент реакции будет применяться следующим образом: \(k_{нов} = k_{стар} \cdot e^{-\frac{{E_a}}{{RT}}}\), где \(k_{нов}\) - новая скоростная константа, \(k_{стар}\) - старая скоростная константа, \(E_a\) - энергия активации реакции, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - абсолютная температура.

Так как мы хотим найти, во сколько раз изменится скорость прямой реакции, то нужно сравнить новую скорость (\(v_{1_{нов}}\)) и старую скорость (\(v_1\)):

\[\frac{{v_{1_{нов}}}}{{v_1}} = \frac{{k_{нов} \cdot [C_2H_4] \cdot [H_2]}}{{k_{стар} \cdot [C_2H_4] \cdot [H_2]}}\]

Подставим значение новой скоростной константы:

\[\frac{{v_{1_{нов}}}}{{v_1}} = \frac{{k_{стар} \cdot e^{-\frac{{E_a}}{{RT}}}}}{{k_{стар}}} = e^{-\frac{{E_a}}{{RT}}}\]

Таким образом, скорость прямой реакции изменится в \(e^{-\frac{{E_a}}{{RT}}}\) раз при уменьшении температуры на 40°С.

Важно отметить, что для точного численного ответа, требуется знание всех значений константы реакции (\(k_{стар}\)), энергии активации реакции (\(E_a\)), универсальной газовой постоянной (\(R\)), а также текущих значениях концентраций и температуры. В задаче данные значения не указаны, поэтому мы можем только дать общее обоснование ответа.