дано:
- уравнение реакции: N2(г) + 3H2(г) ⇌ 2NH3(г)
- увеличение давления в 3 раза
найти:
отношение скорости прямой реакции к скорости обратной реакции после увеличения давления.
решение:
1. Запишем выражения для скоростей прямой и обратной реакций.
Скорость прямой реакции (v_pr):
v_pr = k_pr * [N2] * [H2]^3
Скорость обратной реакции (v_ob):
v_ob = k_ob * [NH3]^2
где k_pr и k_ob - константы скорости прямой и обратной реакций соответственно.
2. Определим изменение концентраций при увеличении давления. Увеличение давления в 3 раза приведет к изменению молярных концентраций газов. Концентрации будут пропорционально уменьшены, если мы предположим, что объем системы остается постоянным.
Допустим исходные молярные концентрации до увеличения давления:
[N2] = [N2]0
[H2] = [H2]0
[NH3] = [NH3]0
После увеличения давления в 3 раза новые концентрации:
[N2] = [N2]0 / 3
[H2] = [H2]0 / 3
[NH3] = [NH3]0 / 3
3. Подставим новые концентрации в уравнения скоростей:
v_pr = k_pr * ([N2]0 / 3) * ([H2]0 / 3)^3
= k_pr * ([N2]0 / 3) * ([H2]0^3 / 27)
= k_pr * ([N2]0 * [H2]0^3) / 81
v_ob = k_ob * ([NH3]0 / 3)^2
= k_ob * ([NH3]0^2 / 9)
4. Теперь найдем отношение скоростей:
(v_pr / v_ob) = (k_pr * ([N2]0 * [H2]0^3) / 81) / (k_ob * ([NH3]0^2 / 9))
5. Упрощаем отношение:
(v_pr / v_ob) = (9 * k_pr * [N2]0 * [H2]0^3) / (81 * k_ob * [NH3]0^2)
6. Сократим общие множители:
(v_pr / v_ob) = (k_pr * [N2]0 * [H2]0^3) / (9 * k_ob * [NH3]0^2)
ответ:
Отношение скорости прямой реакции к скорости обратной реакции будет равно (k_pr * [N2]0 * [H2]0^3) / (9 * k_ob * [NH3]0^2).