Во сколько раз изменится скорость реакции 2CO(г) + О2(г) = 2СО2 при увеличении давления в два раза и неизменной температуре
Во сколько раз изменится скорость реакции 2CO(г) + О2(г) = 2СО2 при увеличении давления в два раза и неизменной температуре
Скорость реакции зависит от концентрации реагентов, которая в свою очередь зависит от давления. По принципу Ле Шателье, увеличение давления приведет к сдвигу равновесия реакции в сторону уменьшения объема газов. В данном случае, увеличение давления в два раза приведет к увеличению концентрации газовых реагентов (CO и O2), что должно ускорить скорость реакции. Однако, так как реакция является элементарной, не протекает через стадию равновесия, то увеличение давления в два раза приведет к увеличению коллизий молекул реагентов, что в свою очередь увеличит скорость реакции также в два раза. Таким образом, скорость реакции 2CO(г) + O2(г) = 2CO2 при увеличении давления в два раза и неизменной температуре увеличится в два раза.
Для ответа на этот вопрос, необходимо учитывать, что скорость газовой реакции зависит от концентраций реагирующих веществ, которые, в свою очередь, пропорциональны их парциальным давлениям. Рассмотрим реакцию:
[ 2CO(g) + O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) ]
При увеличении общего давления системы в два раза, при условии постоянства температуры и объема, парциальные давления каждого из газов (CO и O_2) также увеличиваются в два раза. Это приводит к увеличению их мольных долей в реакционной смеси.
Скорость газовой реакции зависит от концентраций реагентов в степени, равной их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Для данной реакции скорость можно выразить как:
[ v = k [CO]^2 [O_2] ]
где ( k ) — константа скорости реакции, а ( [CO] ) и ( [O_2] ) — концентрации монооксида углерода и кислорода соответственно.
Поскольку парциальные давления CO и O_2 увеличиваются в два раза, их концентрации также увеличиваются в два раза. Таким образом, изменение скорости реакции можно выразить следующим образом:
[ v' = k (2[CO])^2 (2[O_2]) = 8k [CO]^2 [O_2] = 8v ]
Таким образом, скорость реакции увеличивается в восемь раз при увеличении давления в два раза при условии неизменной температуры. Это увеличение скорости происходит из-за квадратичной зависимости скорости от концентрации CO и линейной зависимости от концентрации O_2.
