Как изменится скорость реакции 2а+3в → а2в3, если при неизменной температуре увеличить концентрацию а в 10 раз

Для начала рассмотрим первую часть задачи, связанную с изменением скорости реакции при изменении концентраций реагирующих веществ. У нас есть уравнение реакции:

$$2а+3в\to {а}_2{в}_3$$

и нам нужно определить, как изменится скорость реакции, если мы увеличим концентрацию а в 10 раз, а концентрацию в в 7 раз при неизменной температуре. Известно, что скоростная зависимость реакции по веществу "в" равна 2, а по веществу "а" равна 1.

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон скорости реакции. Скорость реакции можно представить в виде:

$$v=k\cdot [а{]}^m\cdot [в{]}^n$$

где v - скорость реакции, k - константа скорости реакции, [а] и [в] - концентрации соответственно вещества а и в, а m и n - порядки реакции по веществу а и в.

Исходя из задачи, мы знаем, что порядок реакции по веществу а равен 1, а порядок реакции по веществу в равен 2. Подставляя эти значения в уравнение, получим:

$$v=k\cdot [а]\cdot [в{]}^2$$

Далее, мы можем использовать заданные значения концентраций а и в (увеличенные в 10 и 7 раз соответственно) и сравнить новую скорость реакции с исходной:

$$\frac{v_{\text{новая}}}{v_{\text{исходная}}}=\frac{k\cdot ([а{]}_{\text{новая}})\cdot ([в{]}_{\text{новая}}{)}^2}{k\cdot [а{]}_{\text{исходная}}\cdot [в{]}_{\text{исходная}}^2}$$

Так как температура не меняется, константа скорости реакции k останется неизменной. Подставляя заданные значения концентраций, получим:

$$\frac{v_{\text{новая}}}{v_{\text{исходная}}}=\frac{10\cdot 7^2}{1\cdot 1^2}=490$$

Таким образом, скорость реакции увеличится в 490 раз.

Теперь рассмотрим вторую часть задачи, связанную с расчетом энергии активации реакции. У нас есть константы скорости реакции при двух температурах: 280 K и 290 K, которые равны соответственно 4,0·10 и 8,0·10.

Существует уравнение Аррениуса, связывающее константу скорости реакции k с энергией активации Ea и температурой T:

$$k=A\cdot e^{\frac{-E_a}{RT}}$$

где A - предэкспоненциальный множитель, R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.

Мы можем использовать заданные значения констант скорости реакции и температур для расчета энергии активации. Для этого мы возьмем логарифм от обоих уравнений и избавимся от логарифмической функции:

$$\ln \left(\frac{k_1}{k_2}\right)=-\frac{E_a}{R}(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2})$$

где k1 и k2 - константы скорости реакции при температурах T1 и T2 соответственно.

Подставляя значения констант скорости реакции и температур, получим:

$$\ln \left(\frac{4,0\cdot 10}{8,0\cdot 10}\right)=-\frac{E_a}{8,314}(\frac{1}{280}-\frac{1}{290})$$

$$\ln (0,5)=-\frac{E_a}{8,314}(\frac{1}{280}-\frac{1}{290})$$

Далее, чтобы найти значение энергии активации Ea, мы можем решить это уравнение относительно Ea:

$$\frac{E_a}{8,314}=\frac{\ln (0,5)}{(\frac{1}{280}-\frac{1}{290})}$$

$$E_a=8,314\cdot \frac{\ln (0,5)}{(\frac{1}{280}-\frac{1}{290})}$$

Подставляя числовые значения и вычисляя, получим:

$$E_a\approx 5200\text{Дж/моль}$$

Таким образом, энергия активации реакции составляет около 5200 Дж/моль.

Наконец, рассмотрим последнюю часть задачи, связанную с зависимостью скорости реакции от давления. В общем случае, скорость реакции не зависит от давления в системе, если только реакция не является газообразной и не содержит шаги, связанные с распадом или слиянием молекул.

Однако, если рассматривать газовую реакцию, то изменение давления может повлиять на концентрацию газовых реагентов, если они находятся в разных фазах (например, газ и жидкость). В этом случае изменение давления может привести к изменению концентраций и, косвенно, к изменению скорости реакции.

Таким образом, зависимость скорости реакции от давления может быть связана с изменением концентраций реагентов из-за изменения их физического состояния и влияния на равновесие химических реакций.

Надеюсь, данное разъяснение ответило на все ваши вопросы и помогло вам разобраться с данными задачами. Если у вас возникнут еще какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их. Желаю успехов в учебе!