Приклад 1. У скільки разів зміниться швидкість реакції при збільшенні тиску в системі в 2 рази? Температура системи підтримується постійною.
Рішення. Припустимо, що розглянута реакція є елементарною, т. Е. Для неї справедливий закон діючих мас см. (23)
Беручи, що концентрація і парціальний тиск пов'язані прямо пропорційною залежністю:, отримуємо, що.
Після збільшення тиску в системі в 2 рази парціальний тиск кожного з реагентів зростає теж в 8 разів, т. Е.. Звідси. отже, швидкість реакції збільшиться у 8 разів.
Приклад 2. Обчисліть, у скільки разів зросте швидкість реакції при збільшенні температури на 40 ° С, якщо температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3?
Рішення. Згідно математичного виразу правила Вант-Гоффа (28) в нашому прикладі Т2 - Т1 = 40 ° С, підставивши дані задачі в рівняння, отримаємо VТ2 / VТ1 = 3 40/10 = 3 +4 = 81, т. Е. Швидкість реакції зросте у 81 раз.
Приклад 3. При 353 К реакція закінчується за 20 с. Скільки часу триває реакція при 293 К, якщо температурний коефіцієнт реакції дорівнює 2,5?
Рішення. Між швидкістю протікання хімічних реакцій і їх тривалістю існує обернено пропорційна залежність VТ2 / VТ1 = t1 / t2. де t1 і t2 - час протікання реакції при температурах Т1 і Т2. таким чином, в даному випадку правило Вант-Гоффа можна записати наступним виразом:
t1 / t2 = g Т2-Т1 / 10; t1 = t2 # 8729; g Т2-Т1 / 10 = 20 # 8729; 2,5 353-293 / 10 = 20 # 8729; 2,5 6 = 4879 с =
= 1 годину 21 хв 19 с.
Приклад 4. При синтезі аміаку рівновага встановилася при наступних концентраціях реагуючих речовин: [N2] = 2,5 моль / л;
[Н2] = 1,8 моль / л; [NH3] = 3,6 моль / л. Розрахуйте константу рівноваги цієї реакції і вихідні концентрації азоту і водню.
Рішення. Виходячи з рівняння реакції отримання аміаку. визначаємо константу рівноваги цієї реакції:
Вихідні концентрації азоту і водню знаходимо на основі рівняння реакції. На освіту 2 молей аміаку витрачається 1 моль азоту, а на освіту 3,6 молей знадобилося 3,6 / 2 = 1,8 благаючи азоту. З огляду на рівноважну концентрацію азоту, знаходимо первісну концентрацію = 2,5 + 1,8 = 4,3 моль / л. На освіту 2 молей аміаку необхідно витратити 3 благаючи водню, а для отримання 3,6 благаючи аміаку потрібно 3,6 # 8729; 3/2 = 5,4 моль / л; = 1,8 + 5,4 = 7,2 моль / л. Таким чином, реакція починалася при концентраціях азоту і водню відповідно 4,3 і 7,2 моль / л.
Приклад 5. Розрахуйте зміна константи швидкості реакції, що має енергію активації 191 кДж / моль, при збільшенні температури от330 до 400 К.
Рішення. Залежність константи швидкості реакції від температури визначається рівнянням Арреніуса. Логарифм відношення констант швидкостей реакції при температурі Т1 і Т2 відповідно дорівнює:. отже.