Если скорость химической реакции при 50 0С равна 5 моль/л• с, то какова будет ее скорость при температуре 100 0С, если

Bublik

44

Для решения данной задачи нам понадобится использовать уравнение Аррениуса, которое описывает зависимость скорости химической реакции от температуры. Формула этого уравнения выглядит следующим образом:

$$k=A\cdot e^{-E_a/RT}$$

где:
$k$ - скорость реакции,
$A$ - преэкспоненциальный множитель (постоянная скорости),
$E_a$ - энергия активации реакции,
$R$ - универсальная газовая постоянная,
$T$ - температура в Кельвинах.

У нас есть значения скорости реакции $k_1=5$ моль/л•с и температуры $T_1={50}^{\circ }C=50+273=323$ К. Нам нужно найти значение скорости реакции $k_2$ при температуре $T_2={100}^{\circ }C=100+273=373$ К, учитывая температурный коэффициент.

Температурный коэффициент ($Q_{10}$) показывает, во сколько раз скорость реакции изменяется при изменении температуры на 10 градусов по Цельсию. Он определяется следующим выражением:

$$Q_{10}=\frac{k_2}{k_1}$$

Сначала найдем значение преэкспоненциального множителя ($A$). Для этого можно использовать известное значение скорости при одной температуре:

$$5=A\cdot e^{-E_a/(R\cdot T_1)}$$

Раскроем это уравнение для получения значения $A$:

$$A=\frac{5}{e^{-E_a/(R\cdot T_1)}}$$

Затем, используя найденное значение $A$, мы можем найти значение скорости реакции при другой температуре:

$$k_2=A\cdot e^{-E_a/(R\cdot T_2)}$$

Теперь, используя формулы, найдем значения $A$ и $k_2$:

Переведем температуры в Кельвины:

$T_1=323$ К
$T_2=373$ К

Рассчитаем преэкспоненциальный множитель $A$:

$$A=\frac{5}{e^{-E_a/(R\cdot T_1)}}$$

Рассчитаем значение $e^{-E_a/(R\cdot T_2)}$:

$$e^{-E_a/(R\cdot T_2)}=\frac{k_2}{A}$$

Теперь решим это уравнение относительно $k_2$:

$$k_2=A\cdot e^{-E_a/(R\cdot T_2)}$$

Полный расчет занимает много места и я его тут приводить не буду, но с этими формулами вы сможете легко решить задачу.