Question

В промышленности гидрокарбонат аммония получают при взаимодействии аммиака, диоксида углерода и воды по реакции
2NH3 + 2CO2 + 2H2O = 2NH4HCO3.
Вычислите температурный коэффициент скорости данной реакции, если при
повышении температуры с 20 до 40 оС скорость реакции возросла в четыре
раза. Во сколько раз увеличится скорость реакции по сравнению с первоначальной при повышении температуры до 50 оС? Как изменится скорость реакции образования гидрокарбоната аммония при повышении концентрации реагирующих веществ: а) увеличится; б) уменьшится; в) останется неизменной?

Answer 1

Добрый день! Отлично, я готов выступить в роли школьного учителя и объяснить вам все детали этой реакции.

Первым шагом в решении этой задачи будет вычисление температурного коэффициента скорости реакции. Для этого мы будем использовать уравнение Аррениуса, которое связывает температуру с коэффициентом скорости реакции:

k2 = k1 * exp(-Ea/R * (1/T2 - 1/T1)),

где k1 и k2 - коэффициенты скорости реакции при температурах T1 и T2 соответственно, Ea - энергия активации реакции, R - универсальная газовая постоянная, T1 и T2 - температуры в кельвинах.

Мы знаем, что скорость реакции при повышении температуры с 20 до 40 градусов возросла в 4 раза. Подставим эти данные в уравнение Аррениуса:

4 = k2 / k1 = exp(-Ea/R * (1/313 - 1/293)).

Теперь нам нужно решить это уравнение относительно коэффициента скорости k2/k1. Для этого возьмем натуральный логарифм от обеих сторон:

ln(4) = -Ea/R * (1/313 - 1/293).

Далее решим это уравнение относительно энергии активации Ea:

Ea = -R * ln(4) / (1/313 - 1/293).

Теперь, чтобы найти температурный коэффициент скорости реакции при повышении температуры до 50 градусов, мы можем использовать ту же формулу Аррениуса:

k3 = k1 * exp(-Ea/R * (1/T3 - 1/T1)).

Известно, что T1 = 293 K (20°C) и T3 = 323 K (50°C). Теперь мы можем вычислить k3/k1:

k3/k1 = exp(-Ea/R * (1/323 - 1/293)).

Для ответа на вопрос, как изменится скорость реакции при повышении концентрации реагирующих веществ, необходимо рассмотреть эффект концентрации на скорость реакции. Если концентрация веществ увеличивается, то скорость реакции также увеличивается. Поэтому при увеличении концентрации реагентов скорость реакции увеличится (ответ а) ).

Надеюсь, данное объяснение помогло вам понять данную реакцию и решить задачу. Если у вас остались какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их. Желаю успехов в изучении химии!