4. Влияние температуры на скорость химических реакций
Из качественных соображений понятно, что скорость реакций должна увеличиваться с ростом температуры, т.к. при этом возрастает энергия сталкивающихся частиц и повышается вероятность того, что при столкновении произойдет химическое превращение. Для количественного описания температурных эффектов в химической кинетике используют два основных соотношения - правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса.
Правило Вант-Гоффа заключается в том, что при нагревании на 10 оС скорость большинства химических реакций увеличивается в 2div.gif (55 bytes) 4 раза. Математически это означает, что скорость реакции зависит от температуры степенным образом:
, (4.1)
где gamma.lc.gif (54 bytes) - температурный коэффициент скорости (gamma.lc.gif (54 bytes) = 2div.gif (55 bytes)4). Правило Вант-Гоффа является весьма грубым и применимо только в очень ограниченном интервале температур.
Гораздо более точным является уравнение Аррениуса, описывающее температурную зависимость константы скорости:
, (4.2)
где R - универсальная газовая постоянная; A - предэкспоненциальный множитель, который не зависит от температуры, а определяется только видом реакции; EA - энергия активации, которую можно охарактеризовать как некоторую пороговую энергию: грубо говоря, если энергия сталкивающихся частиц меньше EA, то при столкновении реакция не произойдет, если энергия превышает EA, реакция произойдет. Энергия активации не зависит от температуры.
ПЕРВОЕ:
3,2г Х
S + О₂ = SO₂
32г/моль 64г/моль
М(S) = 32г/моль М(SO₂) = 32+2·16 = 64г/моль
Х = m (SO₂)
3,2×64
По составленной выше пропорции находим Х = = 6,4г
32
m (SO₂) = 6,4г
ВТОРОЕ:
6,4г у
2SO₂ + О₂ = 2SO₃
2×64 г/моль 160г/моль
М(SO₂) = 2·(32+2·16) = 128г/моль
М(SO₃) = 2·(32+3·16) = 160г/моль
160·6,4
По сост. выше пропорции находим у = = 8г
32
у=m(SO₃) =8г
ТРЕТЬЕ:
8г z
SO₃ + Н₂O = Н₂SO₄
80г/моль 98г/моль
М(Н₂SO₄) = 1·2+32+4·16 = 128г/моль
98·8
z = = 9,8г z = m (Н₂SO₄ ) =9,8г
80
ОТВЕТ: масса серной кислоты (Н₂SO₄ ) =9,8г