Каково будет отношение скоростей реакций v2/v1 при проведении реакций при 70 ºC, если обе реакции протекают

Тема урока: Реакции с разной температурой

Разъяснение: Для определения отношения скоростей реакций при разных температурах мы можем использовать закон Аррениуса. Закон Аррениуса гласит, что скорость химической реакции пропорциональна экспоненте отношения активационной энергии к температуре:

v = A * e^(-Ea/RT)

где v - скорость реакции, А - пропорциональный коэффициент, Ea - активационная энергия, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.

В нашем случае, у нас есть две реакции при разных температурах 40°C и 70°C. Так как обе реакции протекают с одинаковой скоростью при 40°C, мы можем записать следующее уравнение:

v1 = A * e^(-Ea1/RT1)

Аналогично, для реакции при 70°C:

v2 = A * e^(-Ea2/RT2)

Так как у нас в условии дано отношение коэффициентов температуры скорости первой и второй реакций (2 и 3 соответственно), можно записать следующее уравнение:

Ea2/Ea1 = 3/2

Перепишем уравнения, используя это отношение:

v2 = A * e^(-(3/2) * Ea1 / RT2)

Так как обе реакции протекают с одинаковой скоростью при 40°C, то v1 = v2. Подставим это в уравнение:

v1 = A * e^(-Ea1/RT1) = A * e^(-(3/2) * Ea1 / RT2)

Теперь мы можем выразить отношение скоростей реакций v2/v1 при проведении реакций при 70°C:

v2/v1 = [A * e^(-(3/2) * Ea1 / RT2)] / [A * e^(-Ea1/RT1)] = e^((Ea1/RT1) - ((3/2) * Ea1 / RT2))

Теперь можем сосчитать ответ:

v2/v1 = e^(Ea1/RT1 - (3/2) * Ea1 / RT2) = e^(Ea1 * (1/RT1 - (3/2) / RT2))

Теперь заменим значения температур и коэффициентов температуры скорости:

v2/v1 = e^(Ea1 * (1/313 - (3/2) / 343)) = e^(Ea1 * (343/(313 * 343) - 3/(2 * 343)))

В данной задаче нам даны варианты ответов: 1. 8/27; 2. 9/4; 3. 27/8; 4. 3/2. Для определения правильного ответа можно вычислить значение выражения v2/v1, используя значения температуры и коэффициентов температуры скорости, и сравнить его с вариантами ответов. Тот вариант, который даст значение, близкое к расчетному, будет правильным ответом.

Совет: Для более легкого понимания задачи, рекомендуется ознакомиться с законом Аррениуса и способом использования коэффициентов температуры скорости при сравнении скоростей реакций при разных температурах.

Задача на проверку: Вычислите значение выражения v2/v1, используя значения температуры и коэффициентов температуры скорости для данной задачи (T1 = 40°C, T2 = 70°C, Ea1/Ea2 = 2/3), и определите правильный ответ из предложенных вариантов (1. 8/27; 2. 9/4; 3. 27/8; 4. 3/2).