Скорость некоторой реакции с увеличением температуры на 10 градусов по Цельсию увеличивается в 2 раза.При 20 градусов по Цельсию она равна 0,16 моль/л*ч.Какой будет скорость этой реакции при 60 градусах по Цельсию.
Где: k1 - скорость реакции при температуре T1 вданномслучае20градусовЦельсияв данном случае 20 градусов Цельсиявданномслучае20градусовЦельсия, 0,16 моль/лч k2 - скорость реакции при температуре T2 вданномслучае60градусовЦельсияв данном случае 60 градусов Цельсиявданномслучае60градусовЦельсия, неизвестно Ea - энергия активации реакции R - универсальная газовая постоянная, примем её равной 8,314 Дж/моль</em>Кмоль</em>Кмоль</em>К
T1 - температура в Кельвинах при 20 градусах Цельсия, 293 K T2 - температура в Кельвинах при 60 градусах Цельсия, 333 K
Так как скорость реакции увеличивается в 2 раза при повышении температуры на 10 градусов по Цельсию, то:
Для решения данной задачи воспользуемся формулой Аррениуса, которая описывает зависимость скорости реакции от температуры:
k2 = k1 exp(Ea/R)</em>(1/T1−1/T2)(Ea/R) </em> (1/T1 - 1/T2)(Ea/R)</em>(1/T1−1/T2)
Где:
k1 - скорость реакции при температуре T1 вданномслучае20градусовЦельсияв данном случае 20 градусов Цельсиявданномслучае20градусовЦельсия, 0,16 моль/лч
k2 - скорость реакции при температуре T2 вданномслучае60градусовЦельсияв данном случае 60 градусов Цельсиявданномслучае60градусовЦельсия, неизвестно
Ea - энергия активации реакции
R - универсальная газовая постоянная, примем её равной 8,314 Дж/моль</em>Кмоль</em>Кмоль</em>К T1 - температура в Кельвинах при 20 градусах Цельсия, 293 K
T2 - температура в Кельвинах при 60 градусах Цельсия, 333 K
Так как скорость реакции увеличивается в 2 раза при повышении температуры на 10 градусов по Цельсию, то:
k2 = 2 0.16 = 0.32 моль/лч
Подставим все значения в формулу и решим:
0.32 = 0.16 exp(Ea/8.314)</em>(1/293−1/333)(Ea/8.314) </em> (1/293 - 1/333)(Ea/8.314)</em>(1/293−1/333)
Упростим уравнение:
0.32 = 0.16 exp(Ea/8.314)</em>(0.0034−0.003)(Ea/8.314) </em> (0.0034 - 0.003)(Ea/8.314)</em>(0.0034−0.003)
0.32 = 0.16 exp0.001</em>(Ea/8.314)∗0.00040.001 </em> (Ea/8.314) * 0.00040.001</em>(Ea/8.314)∗0.0004
2 = exp0.004∗(Ea/8.314)0.004 * (Ea/8.314)0.004∗(Ea/8.314)
ln222 = 0.004 * Ea/8.314Ea/8.314Ea/8.314
Ea = 8.314 * ln222 / 0.004
Ea ≈ 34 950 Дж/моль
Теперь, когда мы нашли значение энергии активации Ea, можем подставить его в формулу и найти скорость реакции при 60 градусах по Цельсию:
k2 = 0.16 exp(34950/8.314)</em>(1/293−1/333)(34 950 / 8.314) </em> (1/293 - 1/333)(34950/8.314)</em>(1/293−1/333)
k2 ≈ 0.32 моль/л*ч
Таким образом, при 60 градусах по Цельсию скорость реакции будет равна примерно 0.32 моль/л*ч.