Катализаторът е вещество, което променя скоростта на реакцията, участващи в реакцията, но не се включва в крайния материал. Ефект на катализатора на скорост на реакцията наречен катализа. Скоростта на реакцията в присъствието на катализатор може да се увеличи (положителен катализа) или намаляване (отрицателна катализа или инхибиране). В зависимост от това дали катализаторът е във фаза с реагентите или образува отделна фаза, разграничат хомогенна и хетерогенна катализа.
Действие положителни катализатори се намалява за намаляване на активиране енергия на реакцията, общият брой на активните молекули увеличава, се увеличава скоростта на реакцията.
Механизмът на действие на катализатора може да бъде най-разнообразни и обикновено много комплекса. В случай на хомогенна катализа механизъм катализатор на действие обикновено се свързва с образуване на активни междинни съединения. Например, химична реакция
в присъствието на катализатор протича в няколко етапа: катализаторът се взаимодейства с едно от веществата, за да се образува междинно съединение
след Akat междинно съединение взаимодейства с друг изходен материал за образуване на крайния продукт на реакцията и изолиране на катализатора в първоначалната си форма:
В случай на положителен катализа (фиг. 2) за активиране на енергията на реакционните междинни етапи (ЕА и Ea k1 k2) трябва да бъде по-ниска от енергията без активиране катализатор (ЕА).
Фиг. Схема 2. Енергийна реакция:
1 - без катализатор, 2 - катализатор
Пример 7. енергията на активиране на реакцията без катализатор Еа е 75,4 кДж / мол, и с катализатора за Ea = 53.0 KJ / мол. Колко пъти увеличава скоростта на реакцията в присъствието на катализатор, ако реакцията протича при 25 ° С?
Решение. Ще означаваме скоростната константа в присъствието на катализатор кк. Ние използваме Арениус уравнение (4.9):
По този начин, скоростта на реакцията ще се увеличи с 8443 пъти.
4.1. Методи за промяна на скоростта на реакцията SO2 на 2Н2 + S = 3S + 2Н2 О: а) ако се увеличи концентрацията на серен оксид (IV) е 3 пъти; б) увеличаване на концентрацията на сероводород в 3-кратно; в) повишаване на концентрацията и серен оксид (IV) и водороден сулфид в 3 пъти?
Отговор. а) увеличаване три пъти; б) се увеличават с 9 пъти; в) се увеличи с 27 пъти.
4.2. реакцията протича съгласно уравнението O2 + 2SO2 = 2SO3. Как чрез промяна на концентрациите на реагентите да се увеличи скоростта на реакцията в 9 часа? (Подаване на най-малко три опции).
4.3. Температурата на коефициента на скоростта на реакцията е 3.5. Колко градуса температурата трябва да се увеличи, така че скоростта на реакцията се увеличава: а) от 50 пъти; б) 150 пъти?
Отговор: а) при 30 ° С б) при 40 ° С
4.4. При 20 ° С скоростта на химическа реакция е равно на 1 ммол / (L # 8729; и). При 80 ° С скоростта се увеличава до 100 ммол / (L # 8729; и). Изчислява се скоростта на реакцията при температура от 50 ° С
Отговор. 9.9 ммол / (L # 8729; и).
4.5. Виж стойността на енергията на активиране на реакцията, ако температурата се повишава от 100 до 130 ° С скоростта му се увеличава 20 пъти.
Отговор. 124.8 кДж / мол.
4.6. Катализаторът намалява активиращата енергия на реакцията до 20 кДж / мол. Колко пъти ще се увеличи скоростта на тази реакция, когато се извършва при температура от 30 ° C?
4.7. Напишете израз на закона за действието на масите за следните реакции:
4.8. Как да променя размера на реакция 2NO + O2 = 2NO2. а), ако увеличението на налягане е 3 пъти; б) концентрацията на азотен оксид (II) 2-кратно намаление в?
Отговор. а) се увеличи с 27 пъти, Ь) намалява с 4 пъти.
4.9. При 20 ° С реакцията протича в продължение на 1 час. Температурата на коефициента на скоростта на реакцията е 2.5. На каква температура отговор за 5 минути?
4.10. Колко градуса необходимостта да се повиши температурата на реакция (G = 3), така че скоростта му се увеличава: а) от 20 пъти; б) 100 пъти?
4.11. енергията на активиране на реакцията е 98,12 кДж / мол, с въвеждането на катализатора, активиращата енергия се намалява до 79.81 кДж / мол. Колко пъти ще увеличи скоростта на реакция, протичаща в присъствието на катализатор при температура от 100 ° С?
4.12. Катализаторът намалява активиращата енергия на реакцията от 22 кДж / мол. Изчислява как да се промени скоростта на реакцията в присъствието на катализатор при температура от 75 ° С
4.13. Методи за промяна на скоростта на реакцията 2NO + Cl2 = 2NOCl, ако едновременно концентрацията на азотен оксид (II), за да се увеличи с 3 пъти, и да се намали концентрацията на хлор 3 пъти?
Отговор. се увеличи с 3 пъти.
4.14. Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакцията:
ако те не прекарват във въздуха и в чист кислород? (Концентрацията на кислород в взети в 20 об.% Въздух)
Отговор. а) 5 пъти; б) в 3125 отново; в) 125 пъти.
4.15. Чрез повишаване на температурата от 30 до 60 ° С, скоростта на реакцията се повишава до 64 пъти. Както ще се промени скоростта на реакцията, тъй като температурата намалява от 30 до 20 ° С?
Отговор. намалява с 4 пъти.
4.16. Коефициентът на температура на определена скорост на реакцията е 2.2. При температура 300 ° С скоростта на реакцията постоянно е равно на 2 # 8729; 10 - 3. Виж константата на скоростта при 400 ° С
4.17. Когато температурата намалява от 40 до 20 ° С, реакцията се забавя от 10 пъти. Изчислете енергия за активиране на тази реакция.
Отговор. 87,78 кДж / мол.
4.18. При 20 ° С в присъствието на катализатор, реакцията протича 10,000 пъти по-бързо, отколкото без катализатор. Намери активиране енергия на реакцията с катализатора, ако катализаторът без енергията на активиране е 101.8 кДж / мол.
Отговор. 79,36 кДж / мол.
4.19. Добави израз на закона за действието на масите за реакцията 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3. Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакцията, ако обемът на реакционния съд се намалява до 2,5 пъти?
Отговор. се увеличи с 15,625 пъти.
4.20. Хомогенната Реакцията протича съгласно уравнението 3A2 + B2 = 2A3B. концентрация В2 намалява с 15 пъти. Как да променя концентрацията на А2. да насочи скоростта на реакцията е останала същата?
Отговор. увеличение на 2,47 пъти.
4.21. Коефициентът на температура на скоростта на реакция, равна на 2,8. Методи за промяна на скоростта на реакцията: а) чрез повишаване на температурата до 30 ° С; б) повишаване на температурата до 70 ° С; в) намаляване на температурата при 50 ° С?
Отговор. а) се увеличи
22 пъти; б) увеличаване на
в 1350; а) намаляване на 172 пъти.
4.22. Константата на скоростта на реакцията при 0 и 40 ° С # 8729 е равно на 2, 10-3 и 0.1 съответно. Определя температурен коефициент на скоростта на реакцията.
4.23. Тъй като необходимостта от промяна на налягането на скоростта на реакцията 2CO + O2 = 2CO2. а) увеличава с 100 пъти; б) намалява в 10 пъти?
Отговор. а) увеличава 4,64 пъти; б) намалява до 2,15 пъти.
4.24. хомогенни Реакцията протича съгласно уравнението 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2 О. Както скоростта на промяна на реакцията, ако обемът на реакционния съд се намалява на 2 пъти?
Отговор. увеличи 512 пъти.
4.25. Чрез понижаване на температурата до 60 ° С, реакцията се забави 64 пъти. Определя температурен коефициент на скоростта на реакцията.
4.26. На каква температура на реакцията в продължение на 20 минути, докато при 20 ° С до завършване на реакцията се 3 часа. Коефициентът на реакционната температура е 3.
4.27. енергията на активиране е 74.44 кДж / мол. Колко пъти ще се промени скоростта на реакцията чрез увеличаване на температурата на реакция от 0 до 30 ° C?
4.28. При 0 ° С реакцията протича при скорост от 2 мола / (L # 8729; т), при температура от 50 ° С - 80 мола / (L # 8729; т). Изчислява се скоростта на реакцията при температура от 30 ° С
Отговор. 18.3 мола / (L # 8729; т).
4.29. Изчислете активиране енергия на реакцията, ако скоростната константа при 25 и 50 ° С съответно равно 0,4 и 22.
Отговор. 128.3 кДж / мол.
4.30. Методи за промяна на скоростта на реакцията на СО + 3H2 = CH4 + Н 2О: а) ако повишаването на налягането е 3 пъти; б) намаляване на обема на система 2 пъти; в) повишаване на концентрацията на водород в 4 пъти?
Отговор: а) увеличение от 81 пъти; б) се увеличи с 16 пъти; в) се увеличи с 64 пъти.
Свързани статии