Даны реакции: а) 2CO(г) + О₂(г) = 2CО₂(г); б) CaCO₃(тв) = CaO(тв) + СО₂(г) в) H₂SO₃(р‑р) = SО₂(г) + H₂O(ж) г) CuO(тв) + H₂(г) = Cu(тв) + H₂O(г) Запишите кинетическое уравнение и определите порядок каждой из этих реакций.

Ключевые моменты - Скорость химической реакции (скорость реакции) обычно записывается как v = k × (концентрации реагентов в степенях, равных их порядкам). - Для элементарной стадии скорость равна k умноженному на произведение концентраций реагентов в степени, равной их стехиометрическим коэффициентам (молекулярности). Если реагант твердого или жидкого состояния, в простых модернизациях его концентрация учитывается по-другому. - Для твердых реагентов часто считают, что их «концентрация» не изменяется и скорость не зависит от количества твердого вещества (нулевой порядок по твердому). Это упрощение и зависит от конкретной модели поверхности. Задача: записать кинетическое уравнение и определить порядок каждой реакции. а) 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g) - Предположение: реакция является элементарной (молекулярность 3). Тогда скорость реакции v = k [CO]^2 [O2]. - Связь с изменениями концентраций: - -d[CO]/dt = 2v = 2k [CO]^2 [O2] - -d[O2]/dt = v = k [CO]^2 [O2] - d[CO2]/dt = 2v = 2k [CO]^2 [O2] - Порядок: - по CO: 2 - по O2: 1 - всего: 3 (трёхпорядочная реакция) б) CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) - В за другой части задачи CaCO3 твердое вещество. В простых моделях для твердых веществ его активность считается постоянной, поэтому скорость не зависит от количества твёрдого реагента. - Скорость реакции можно записать как v = k (нулевой порядок по CaCO3). Реальное изменение CO2 по времени: d[CO2]/dt = k. - Связи с изменением концентраций: - Так как CaCO3(s) не учитывают в скорости как переменную концентрацию, -д[CaCO3]/dt не вводят в простой записи. - Порядок: - по CaCO3: 0 - в целом: 0 (нулевой порядок для этой стадии; на практике реальная скорость может зависеть от площади поверхности и условий реакции) в) H2SO3(aq) ⇌ SO2(g) + H2O(l) - В растворе H2SO3 можно считать, что он реагирует (распадается) со скоростью пропорциональной его концентрации. - Скорость реакции: v = k [H2SO3(aq)] - Связи с изменениями концентраций: - d[SO2]/dt = k [H2SO3] - d[H2O]/dt = k [H2SO3] (образуется столько же молекул SO2, сколько образуется H2O, если учитывать стехиометрию 1:1) - -d[H2SO3]/dt = k [H2SO3] - Порядок: - общий порядок по реагенту H2SO3: 1 - по другим реагентам: 0 - всего: 1 (первый порядок) г) CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(g) - CuO твердый, H2 газ. Опять же в простых моделях для твёрдого вещества активность постоянна. - Скорость реакции: v = k [H2] - Связи с изменениями концентраций: - d[H2O]/dt = v = k [H2] - -d[H2]/dt = v = k [H2] - Поведение CuO(s) как твердого реагента не выражается через его концентрацию в простом виде. - Порядок: - по H2: 1 - по CuO: 0 (за счёт твердо-станного состояния) - всего: 1 Итог по задачам - а) Скорость v = k [CO]^2 [O2]; порядок: CO — 2, O2 — 1, всего — 3. - б) Скорость v = k (нулевой порядок по CaCO3); общий порядок 0. - в) Скорость v = k [H2SO3]; порядок: по H2SO3 — 1; общий порядок 1. - г) Скорость v = k [H2]; порядок: по H2 — 1; общий порядок 1. Примечания - В реальных механизмах а), скорость может быть не просто пропорциональна [CO]^2[O2], если реакция не является чистоElementary, или если механизм состоит из нескольких стадий. В задачах наKinetics часто принимают элементарность здесь как упрощение. - Для б) и г) важна роль состояния реагента: твердые вещества обычно дают нулевой порядок по их концентрации в простых моделях, но на практике это может зависеть от площади поверхности, активности и т. п.