Напишите выражение для скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе по уравнению A+2B=AB2 и определите, во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если: а) концентрация вещества А увеличится в 2 раза; б) концентрация вещества В увеличится в 2 раза; в) концентрация обоих веществ увеличится в 2 раза.
В химической кинетике скорость реакции определяется как изменение концентрации реагентов или продуктов реакции в единицу времени. Для рассмотренной реакции ( A + 2B \rightarrow AB_2 ) скорость можно записать через закон действующих масс.
Скорость реакции ( v ) обычно пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам (если реакция элементарная). В данном случае:
[ v = k [A]^m [B]^n ]
где:
Для элементарной реакции порядки реакции ( m ) и ( n ) соответствуют стехиометрическим коэффициентам, то есть ( m = 1 ) и ( n = 2 ). Таким образом, выражение для скорости реакции будет:
[ v = k [A][B]^2 ]
Теперь рассмотрим, как изменится скорость реакции при изменении концентраций реагентов.
Пусть первоначальная скорость реакции ( v_0 = k [A][B]^2 ).
Если концентрация вещества A увеличивается в 2 раза, то новая концентрация будет ( [A]_{\text{нов}} = 2[A] ).
Тогда новая скорость реакции ( v_{\text{нов}} ) будет:
[ v_{\text{нов}} = k (2[A])[B]^2 = 2k [A][B]^2 = 2v_0 ]
Таким образом, скорость реакции увеличится в 2 раза.
Пусть первоначальная скорость реакции ( v_0 = k [A][B]^2 ).
Если концентрация вещества B увеличивается в 2 раза, то новая концентрация будет ( [B]_{\text{нов}} = 2[B] ).
Тогда новая скорость реакции ( v_{\text{нов}} ) будет:
[ v_{\text{нов}} = k A^2 = k [A] (4[B]^2) = 4k [A][B]^2 = 4v_0 ]
Таким образом, скорость реакции увеличится в 4 раза.
Пусть первоначальная скорость реакции ( v_0 = k [A][B]^2 ).
Если концентрации обоих веществ увеличиваются в 2 раза, то новые концентрации будут ( [A]{\text{нов}} = 2[A] ) и ( [B]{\text{нов}} = 2[B] ).
Тогда новая скорость реакции ( v_{\text{нов}} ) будет:
[ v_{\text{нов}} = k (2[A])(2[B])^2 = k (2[A])(4[B]^2) = 8k [A][B]^2 = 8v_0 ]
Таким образом, скорость реакции увеличится в 8 раз.
В итоге:
Сначала запишем уравнение скорости химической реакции: v = k[A]^1[B]^2
где v - скорость реакции, k - константа скорости реакции, [A] и [B] - концентрации реагентов A и B соответственно.
а) Если концентрация вещества A увеличивается в 2 раза, то новая скорость реакции будет: v' = k(2[A])^1[B]^2 = 2k[A]^1[B]^2 = 2v
То есть скорость реакции увеличится в 2 раза.
б) Если концентрация вещества B увеличивается в 2 раза, то новая скорость реакции будет: v' = k[A]^1(2[B])^2 = k[A]^1*4[B]^2 = 4k[A]^1[B]^2 = 4v
Скорость реакции увеличится в 4 раза.
в) Если концентрации обоих веществ увеличиваются в 2 раза, то новая скорость реакции будет: v' = k(2[A])^1(2[B])^2 = 4k[A]^1[B]^2 = 4v
Скорость реакции также увеличится в 4 раза.
