Напишите выражение закона действующих масс для эле-ментарной реакции С,Н, + HC1 → СН,СН,Cl. Как изменятся скорость и константа скорости химической реакции в случае, если: а) с(С,Н4) увеличится в 2 раза, а с(HCI) уменьшится в 3 раза; б) давление увеличится в 4 раза; в) температура повысится на 40°C (8 = 2)? Реши задачу через дано

Классическая задача по закону действующих масс для элементарной реакции CH4 + HCl → CH3Cl + H2 (то есть реакция CH4 + HCl → CH3Cl + H2; нам дано именно эта элементарная ступень). При этом для элементарной ступени скорость равна произведению концентраций реагентов и константе скорости: v = k [CH4][HCl]. Константа скорости k зависит только от температуры ( Arrhenius ). 1) Закон действующих масс v = k [CH4][HCl] 2) Как изменятся скорость и константа скорости в данных случаях а) c(CH4) увеличится в 2 раза, a c(HCl) уменьшится в 3 раза - Новая скорость: v' = k (2 [CH4])([HCl]/3) = (2/3) v - Константа скорости k: остается той же самой, так как температура не изменилась. - Вывод: скорость уменьшается в 1,5 раза (становится 2/3 от исходной); k не изменяется. б) давление увеличится в 4 раза - При газовых реактивах при фиксированной температуре концентрации пропорциональны давлению: [CH4] → 4[CH4], [HCl] → 4[HCl]. - Новая скорость: v' = k (4[CH4])(4[HCl]) = 16 v - Константа скорости k: остается той же самой (T не поменялась). - Вывод: скорость растет в 16 раз; k не меняется. в) температура повысится на 40°C (Ea/R = 2) - Связь через уравнение Аррениуса: k2 = k1 exp[(Ea/R)(1/T1 − 1/T2)] - Пусть T1 = 298 K (25°C), T2 = 338 K (65°C); Ea/R = 2. 1/T1 − 1/T2 = 1/298 − 1/338 ≈ 0.003356 − 0.002959 ≈ 0.000397 K^−1 (Ea/R)(1/T1 − 1/T2) ≈ 2 × 0.000397 ≈ 0.000794 k2/k1 ≈ exp(0.000794) ≈ 1.0008 - Следовательно, v2 ≈ v1 × 1.0008, то есть увеличение скорости примерно на 0.08%. - Константа скорости k2 тоже увеличится до примерно 1.0008 k1. Важно: - В пунктах a и b мы рассматривали изменение концентраций при неизменной температуре. - В пункте c учитывается зависимость k от температуры по Arrhenius; точные цифры зависят от исходной T1. Если T1 другой, используйте формулу k2/k1 = exp[(Ea/R)(1/T1 − 1/T2)]. В примере я взял T1 = 298 K и Ea/R = 2.