Закон действия масс для прямой реакции

Закон действующих масс

При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для реакции aA + bB = mM + nN кинетическое уравнение закона действующих масс имеет вид:

где ν – скорость реакции; k – коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости химической реакции.

Константа скорости химической реакции не зависит от концентрации реагентов, а определяется природой реагирующих ве-ществ и условиями протекания реакций (температурой, наличием катализатора). Для конкретной реакции, протекающей при дан-ных условиях, константа скорости есть величина постоянная.

Пример 1. Напишите кинетическое уравнение закона действующих масс для реакции 2NO(Г) + Cl2(Г) = 2NOCl(Г).

Решение. Уравнение (2.24) для данной химической реакции имеет вид: ν = 2 (NO)с(Cl2).

В уравнение закона действующих масс для гетерогенных хи-мических реакции входят только концентрации веществ в газо-вой или жидкой фазах. Концентрация вещества, находящегося в твердой фазе, обычно постоянна и входит в константу скорости.

Пример 2. Напишите кинетическое уравнение закона действующих масс для реакций:

Решение. Уравнение (2.24) будет иметь следующий вид:

Поскольку карбонат кальция − твердое вещество, концентрация которого практически не изменяется в ходе реакции, то есть в данном случае скорость реакции при определенной температуре постоянна.

Пример 3. Во сколько раз увеличится скорость реакции окисления оксида азота (II) кислородом, если концентрации реагентов увеличить в два раза?

Решение. Запишем уравнение реакции 2NO + О2 = 2NO2.

Обозначим начальные и конечные концентрации реагентов соответственно с1(NO), с1(O2) и с2(NO), с22). Начальную и конечную скорости реакций обозначим ν1, ν2. Тогда в соответствии с уравнении-ем (2.24) получим:

Определим, во сколько раз увеличится скорость реакции:

Влияние давления на скорость химической реакции наиболее существенно для процессов с участием газов. При изменении давления в n раз в n раз уменьшается объем и в n раз возрастает концентрация, и наоборот.

Пример 4.Во сколько раз возрастет скорость химической реакции между газообразными веществами, реагирующими по уравнению

А + В = С, если увеличить давление в системе в 2 раза?

Решение. Используя уравнение (2.24), выразим скорость реакции до увеличения давления: ν1 = 1(А)с1(В).

Кинетическое уравнение после увеличения давления будет иметь следующий вид: ν2 = 2(А)с2(В).

При увеличении давления в 2 раза объем газовой смеси согласно закону Бойля–Мариотта (рV = const) уменьшится также в 2 раза. Следовательно, концентрация веществ возрастет в 2 раза.

Определим, во сколько раз возрастет скорость реакции при увеличении давления:

Пример 5. Начальные концентрации NH3 и О2 равны соответ-ственно 2,00 моль/дм 3 и 3,00 моль/дм 3 . Определите их концентрации в момент времени, когда прореагирует 30 % NH3 для реакции 4NH3 + + 5О2 = 4NO + 6Н2О.

Решение. В подобных задачах подразумевается, что объем реак-ционной системы со временем не изменяется. Пусть объем системы равен 1 дм 3 , тогда концентрации реагентов, как следует из формулы с(В) = n(В) / V, численно равны их количествам, то есть n(NH3) = = 2 моль и n(O2) = 3 моль.

Далее решаем задачу с использованием количества вещества, а затем определяем концентрации по формуле с(В) = n(В) / V.

Рассчитаем количество прореагировавшего аммиака: nпрор.(NH3) = = n1(NH3) ∙ 0,3 = 2 ∙ 0,3 = 0,6 моль. Тогда количество оставшегося ам-миака равно: n2(NH3) = 2,00 – 0,6 = 1,4 моль, а его концентрация: с2(NH3) = n(NH3) / V = 1,4 моль / 1 дм 3 = 1,4 моль/дм 3 .

Находим количество прореагировавшего кислорода. Согласно урав-нению реакции, 4 моль NH3 реагирует с 5 моль О2, а 0,6 моль прореа-гировавшего NH3 будет взаимодействовать с х моль О2.

Отсюда х = 0,6 ∙ 5/ 4 = 0,75 моль.

Тогда количество оставшегося кислорода равно:

Ответ: 1,4 моль/дм 3 NH3; 2,25 моль/дм 3 О2.

При решении задач необходимо учитывать, что концентра-ции реагирующих веществ со временем уменьшаются, а концен-трации продуктов растут.

ЗАКОН ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС

Влияние концентрации веществ на скорость реакции определяется законом действующих масс: при постоянной температуре скорость гомогенной химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Закон действующих масс для прямой гомогенной реакции,

протекающей слева направо в однородной среде (смесь газов, раствор) (), имеет вид:

Для гетерогенной реакции, протекающей на границе раздела фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной) концентрации веществ, находящихся в конденсированном состоянии, постоянны и включаются в константу скорости реакции. Тогда для прямой реакции

если вещество твердое, закон действующих масс запишется:

Для обратимых химических реакций, которые могут протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, скорости реакции (5) запишутся:

– константы скоростей прямой и обратной реакций, соответственно. Физический смысл константы скорости: при концентрации всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л, константа скорости равна скорости реакции.

Константа скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры и присутствия катализатора. Для каждой реакции при постоянной температуре константа скорости величина постоянная.

Используя закон действующих масс, можно определить, как будет изменяться скорость реакции при изменении параметров системы: , , .

Пример 1. Для гомогенной газофазной реакции

определить: а) во сколько раз изменится скорость прямой реакции, если концентрацию азота уменьшить в 2 раза, а концентрацию водорода увеличить в 2 раза; б) давление в системе увеличить в 3 раза.

Решение. а) Согласно закону действующих масс, скорость прямой химической реакции описывается уравнением

После изменения концентрации реагентов будут равны

; , тогда

Изменение скорости прямой реакции по отношению к первоначальной:

т. е. скорость прямой реакции увеличится в 4 раза.

б) Из уравнения состояния газов (уравнение Менделеева-Клапейрона)

следует с учетом (2):

что (при ) прямо пропорционально молярной концентрации газообразных веществ.

Следовательно, увеличение (или уменьшение) давления в системе в раз приводит соответственно к увеличению (или уменьшению) концентрации всех газов-участников реакции также в раз.

Тогда по условию задачи при увеличении давления в 3 раза новые концентрации веществ ():

тогда или

откуда: ,

т. е. скорость прямой реакции увеличится в 81 раз.

Пример 2. Для реакции определите: а) как был изменен объем системы, если скорость прямой реакции уменьшилась в 4 раза? б) во сколько раз при этом изменилась скорость обратной реакции?

Решение. а) Прямая реакция гетерогенная, концентрация твердого углерода не входит в выражение скорости реакции, поэтому:

Обозначим новый объем ; так как количество в системе не меняется, то

По условию задачи , откуда

или , т. е. .

Следовательно, объем системы увеличился в 2 раза ().

б) Поскольку молярная концентрация вещества обратно пропорциональна объему системы (уравнение 2), то при увеличении объема в раз концентрации газообразных и растворенных веществ уменьшаются в раз, а при уменьшении объема системы в раз концентрации этих веществ увеличиваются в раз.

Если объем системы увеличился в 2 раза, то для обратной гомогенной реакции закон действующих масс запишется:

до изменения объема:

после увеличения объема в 2 раза:

И тогда отношение скоростей будет равно:

Таким образом, скорость обратной реакции уменьшилась в 8 раз.

Шпаргалки по аналитической химии — Закон действующих масс

Шпаргалки по аналитической химии — Закон действующих масс

Закон действующих масс — основной закон аналитической химии

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ, сформулированная Гульдбергом Като Максимилианом (1836 – 1902) – норвежским физикохимиком и математиком и Петером Вааге (1833 – 1900) норвежским физикохимиком и минералогом в 1864 – 1867 г. г. получила название закона действующих масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов .

Рассмотрим обратимую реакцию общего вида

Экспериментальные исследования показывают, что в состоянии равновесия выполняется следующее соотношение:

(квадратные скобки означают концентрацию). Приведенное соотношение представляет собой математическое выражение закона действующих масс, или закона химического равновесия, согласно которому в состоянии химического равновесия при определенной температуре произведение концентраций продуктов реакции в степенях, показатели которых равны соответствующим коэффициентам в стехиометрическом уравнении реакции, деленное на аналогичное произведение концентраций реагентов в соответствующих степенях, представляет собой постоянную величину. Эта постоянная Кс называется константой равновесия. Выражение константы равновесия через концентрации продуктов и реагентов характерно для реакций в растворах.

Отметим, что правая часть выражения для константы равновесия содержит только концентрации растворенных веществ. Она не должна включать никаких членов, относящихся к участвующим в реакции чистым твердым веществам, чистым жидкостям, растворителям, так как эти члены постоянны.

Для реакций с участием газов константа равновесия выражается через парциальные давления газов, а не через их концентрации. В этом случае константу равновесия обозначают символом Кр.

Концентрацию газа можно выразить через его давление при помощи уравнения состояния идеального газа (см. разд. 3.1): pV=nRT

Константа хим. равновесия , принцип Ле-Шателье.

Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем.

Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции: температуры, давления и концентрации. Влияние, которое оказывают эти факторы на химическую реакцию, подчиняются закономерности, которая была высказана в общем виде в 1885 году французским ученым Ле-Шателье.

Факторы влияющие на химическое равновесие:

При увеличении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции.

CaCO3=CaO+CO2 -Q t↑ →, t↓ ←

N 2+3 H 2↔2 NH 3 + Q t ↑ ←, t ↓ →

При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы, т.е. если в реакции участвуют твердые вещества, то они в расчет не берутся.

CaCO3=CaO+CO2 P↑ ←, P↓ →

3) концентрация исходных веществ и продуктов реакции

При увеличении концентрации одного из исходных веществ химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, а при увеличении концентрации продуктов реакции-в сторону исходных веществ.

Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия!

Закон действия масс для прямой реакции

а) При увеличении концентрации NO в три раза формула закона действия масс будет выглядеть следующим образом: 2 = k[2NO] 2 [Br2]=4k[NO] 2 [Br2](вынесли 2 из-под знака концентрации и возвели её в квадрат). Таким образом 2/1 = 4k[NO] 2 [Br2]/ k[NO] 2 [Br2] =4. Следовательно скорость прямой реакции увеличится в 4 раз.

б) При уменьшении концентрации Br2 в три раза формула закона действия масс будет выглядеть следующим образом: 2 = k[NO] 2 [Br2] = k[NO] 2 [Br2]. Таким образом 2/1 = k[NO] 2 [Br2]/ k[NO] 2 [Br2]= . Следовательно скоростьпрямой реакции уменьшится в 3 раза.

Во сколько раз изменится скорость прямой химической реакции, протекающей в системе: (г) + В(г) =2С(г)

при: а) увеличении объёма в пять раз

б) увеличении давления в два раза

Т. к. все вещества находятся в газообразном состоянии, то их концентрации входят в формулу закона действия масс.

Запишем выражение закона для этой реакции: 1 = k[А] 3 [B]

а) При увеличении объёма (или при уменьшении давления ) в n-е количество раз концентрации реагирующих газообразных веществ уменьшаются в такое же количество раз, т. е. при увеличении объёма в пять раз концентрации А и В уменьшаются в пять раз. Отсюда 2 = k[А] 3 [B] = k[А] 3 [B ] (вынесли из-под знака концентрации, возвели её в куб и умножили на ). Таким образом2/1 = =k[А] 3 [B ]/ k[А] 3 [B ] =. Следовательно скоростьпрямой реакции уменьшится в 625 раз.

б) При увеличении давления ( или уменьшении объёма ) в n-е количество раз концентрации реагирующих газообразных веществ увеличиваются в такое же количество раз, т. е. при увеличении давления в два раза концентрации А и В увеличиваются в два раза. Отсюда 2 = k[2А] 3 [2B] = 16k[А] 3 [B ]. Таким образом 2/1 = =16k[А] 3 [B ]/ k[А] 3 [B ] =16. Следовательно скорость прямой реакции увеличится в 16 раз.

Как скажется уменьшение объёма в четыре раза на скорости следующих реакций:

а) Так в данной системе одно из веществ ( С ) находится в кристаллическом состоянии, то его концентрация не будет входить в формулу закона действия масс. Следовательно 1 = k [О2]. При уменьшении объёма в четыре раза концентрация О2 увеличивается в четыре раза и 2 = k[4О2] = 4 k[О2]. Отсюда 2/1 = =4k[О2]./ k[О2].= 4 и скорость прямой реакции увеличится в 4 раза.

б) Поскольку среди исходных веществ имеется только одно вещество, причём в кристаллическом состоянии, то изменение объёма не будет влиять на скорость прямой реакции и она не изменится. __________________________________________________________________________

СОВЕТ: обращайте внимание на то, в каком агрегатном состоянии находится вещество в реакции и помните, что концентрации веществ в кристаллическом состоянии не учитываются.

ЗАКОН ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС

1 закон действующих масс

  1. law of combining weight

закон действующих масс
Массы вещества вступают в реакции в определённых соотношениях.
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

  • энергетика в целом
  • law of combining weight

2 закон действующих масс

3 закон действующих масс

4 закон действующих масс

5 закон действующих масс

6 закон действующих масс

7 закон действующих масс

8 закон действующих масс

9 закон действующих масс

10 закон действующих масс

11 закон действующих масс

12 закон действующих масс

13 закон действующих масс

14 закон действующих масс

15 закон действующих масс

16 закон действующих масс

17 закон действующих масс

18 закон действующих масс

[lang name=»Russian»]в массе — en masse

[lang name=»Russian»]массы людей — mass

[lang name=»Russian»]масса прибыли — mass

[lang name=»Russian»]народные массы — mass

[lang name=»Russian»]масса воздуха — an mass

19 закон действующих масс

См. также в других словарях:

ЗАКОН ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС — закон устанавливает соотношение между концентрациями реагирующих веществ и продуктами хим. реакций при равновесии: аA + bВ ↔ mM + nN. Математическое выражение закона действующих масс имеет вид: где k1 и k2 константы скорости прямой и обратной… … Большая политехническая энциклопедия

закон действующих масс — Массы вещества вступают в реакции в определённых соотношениях. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN law of combining weight … Справочник технического переводчика

Закон действующих масс — устанавливает соотношение между массами реагирующих веществ в химических реакциях при равновесии, а также зависимость скорости химической реакции от концентрации исходных веществ. Закон действующих масс в химической кинетике Закон действующих… … Википедия

закон действующих масс — veikiančiųjų masių dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. mass action law vok. Massenwirkungsgesetz, n rus. закон действующих масс, m pranc. loi d’action de masse, f; loi de Guldberg et Waage, f … Fizikos terminų žodynas

закон действующих масс — см. закон скорости реакции … Химические термины

ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС — ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС, выявляет соотношение между направлением и скоростью хим. взаимодействий, с одной стороны, и «активной массой» действующих веществ с другой, при чем активная масса, вообще говоря, выражается концентрацией веществ.… … Большая медицинская энциклопедия

Действующих масс закон — Закон действующих масс устанавливает соотношение между массами реагирующих веществ в химических реакциях при равновесии. Закон действующих масс сформулирован в 1864 1867 гг. К. Гульдбергом и П. Вааге. Согласно этому закону скорость, с которой… … Википедия

ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС ЗАКОН — ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС ЗАКОН: скорость элементарной стадии химической реакции при постоянной температуре пропорциональна концентрациям реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении этой стадии. Действующих масс… … Энциклопедический словарь

ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС ЗАКОН — ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС ЗАКОН: скорость элементарной стадии химической реакции при постоянной температуре пропорциональна концентрациям реагирующих веществ в степенях равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении этой стадии. Действующих масс… … Большой Энциклопедический словарь

ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС ЗАКОН — закон хим. термодинамики и кинетики, справедливый для идеальных газов и разбавленных растворов. В хим. термодинамике Д. м. з. устанавливает связь между равновесными концентрациями продуктов реакции и исходных веществ, в хим. кинетике связь… … Физическая энциклопедия

Еще по теме:

  • Договор купли продажи недвижимости диплом Договор купли-продажи недвижимого имущества Дипломная работа — пример Содержание ВВЕДЕНИЕ 3 ГЛАВА I. ОБЩАЯ ТЕОРЕТИКО-ПРАВОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОГОВОРА КУПЛИ-ПРОДАЖИ НЕДВИЖИМОГО ИМУЩЕСТВА 7 §1.Недвижимое имущество как объект гражданских прав 7 §2.Правовое регулирование сделок с недвижимым […]
  • Развитие общей собственности Право общей долевой собственности: преемственность и развитие в российском гражданском праве Дипломная работа Выполнена в 2014 г., 86 стр., 99 сносок в тексте СОДЕРЖАНИЕ: Глава I. Историческая эволюция института общей долевой собственности § 1. Римско-правовая конструкция общей долевой […]
  • Закон 52-кз ставропольского края Ставропольский край: Закон № 52-кз от 27.11.2002 Ставропольский край Редакция устарела, новую редакцию можно найти здесь Внимание! В закон внесены изменения Принят Государственной Думой СК 21 ноября 2002 года (в ред. Законов СК от 16.10.2003 N 31-кз, от 07.06.2004 N 40-кз, от 29.11.2004 […]
  • Правила разбавления стандартных растворов ГЛАВА 15. СТАНДАРТНЫЕ РАСТВОРЫ Стандартные фармакопейные растворы (жидкости) - это водные растворы некоторых лекарственных веществ (кислот. щелочей. солей. формальдегида и др.) в строго определенной концентрации. указанной в соответствующих статьях ГФ. Перечень стандартных растворов […]
  • Учет расчетов с разными кредиторами и дебиторами расчетов по претензиям Учет расчетов с разными дебиторами и кредиторами В практической деятельности организаций возникает целый ряд хозяйственных ситуаций, когда они в расчетных отношениях выполняют роль дебитора или кредитора и используют при этом бухгалтерские счета, которые не вошли в рассмотренные […]
  • Различные формы собственности на землю Формы земельной собственности В соответствии с ч. 2 ст. 9 Конституции РФ и ст. 209– 217 ГК РФ в России устанавливаются: частная собственность на землю граждан и юридических лиц, государственная (федеральная и субъектов РФ), муниципальная и иные формы собственности. Граждане могут иметь […]
  • Приказ на индексы 2 квартал 2018 База знаний - Ценообразование в строительстве Индексы Минстроя РФ на 2 квартал 2018 года (для всех регионов) к ТЕР/ФЕР с дополнениями от 19-07-2018 «О рекомендуемой величине прогнозных индексов изменения сметной стоимости строительства в II квартале 2018 года, в том числе величине […]
  • Продукт деятельности юриста Продукт деятельности юриста I . Юристами называют лица, которые поставили своей задачей теоретическую разработку норм права и применение их на практике. Деятельность юристов проявляется в двух направлениях: 1) как деятельность систематизирующая, ставящая своей задачей познание […]