Для увеличения скорости обратной реакции в 16 раз определить, во сколько раз нужно увеличить парциальные давления продуктов реакции

Предмет: Химия
Раздел: Химическая кинетика

Дано уравнение реакции:
4 \text{HCl}_{(газ)} + \text{O}_2_{(газ)} \leftrightarrow 2 \text{H}_2\text{O}_{(пар)} + 2 \text{Cl}_2_{(газ)}

Задача: Для увеличения скорости обратной реакции в 16 раз определить, во сколько раз нужно увеличить парциальные давления продуктов реакции.

Шаг 1. Запишем кинетические уравнения прямой и обратной реакции.

Пусть скорости прямой и обратной реакций выражаются через константы скорости и концентрации (парциальные давления):

Прямая реакция:
v_1 = k_1 [\text{HCl}]^4 [\text{O}_2]

Обратная реакция:
v_2 = k_2 [\text{H}_2\text{O}]^2 [\text{Cl}_2]^2

Шаг 2. Условие увеличения скорости обратной реакции

Нужно увеличить скорость обратной реакции в 16 раз, т.е.

v_2' = 16 \cdot v_2

Предполагается, что константа скорости k_2 не меняется, значит скорость увеличится за счет увеличения парциальных давлений продуктов реакции.

Пусть парциальные давления продуктов увеличиваются в x раз:

[\text{H}_2\text{O}]' = x [\text{H}_2\text{O}], \quad [\text{Cl}_2]' = x [\text{Cl}_2]

Тогда:

v_2' = k_2 (x [\text{H}_2\text{O}])^2 (x [\text{Cl}_2])^2 = k_2 x^4 [\text{H}_2\text{O}]^2 [\text{Cl}_2]^2 = x^4 v_2

По условию:

x^4 v_2 = 16 v_2 \Rightarrow x^4 = 16

Шаг 3. Найдём x

x^4 = 16 = 2^4 \Rightarrow x = 2

Ответ:

Парциальные давления продуктов реакции нужно увеличить в 2 раза.

Итог:

• Кинетические уравнения:

v_1 = k_1 [\text{HCl}]^4 [\text{O}_2]
v_2 = k_2 [\text{H}_2\text{O}]^2 [\text{Cl}_2]^2

• Для увеличения скорости обратной реакции в 16 раз, парциальные давления продуктов нужно увеличить в 2 раза.

Правильный ответ: 4) 2