Во сколько раз нужно увеличить концентрацию водорода в реакции N2+3H2=2NH3, чтобы скорость реакции увеличилась в 100 раз?

Химия 11 класс Скорость химической реакции концентрация водорода скорость реакции химия 11 класс реакция N2+3H2=2NH3 увеличение концентрации Новый

Для начала, давайте разберемся с тем, как скорость реакции зависит от концентраций реагентов. В данной реакции, которая записана как:

N2 + 3H2 = 2NH3

Скорость реакции можно выразить через закон действующих масс. Для данной реакции скорость будет пропорциональна произведению концентраций реагентов, возведенных в соответствующие степени. В этом случае, скорость реакции можно записать как:

v = k * [N2]^a * [H2]^b

где:

• v - скорость реакции;
• k - константа скорости;
• [N2] и [H2] - концентрации азота и водорода соответственно;
• a и b - порядки реакции по каждому из реагентов.

Для данной реакции мы знаем, что по уравнению стехиометрии, для 1 моля N2 требуется 3 моля H2. Однако, чтобы точно определить порядок реакции, нам нужно провести эксперимент. Предположим, что порядок реакции по N2 равен 1, а по H2 равен 3 (это распространенное предположение для таких реакций).

Таким образом, скорость реакции можно записать как:

v = k * [N2]^1 * [H2]^3

Теперь, если мы хотим увеличить скорость реакции в 100 раз, то мы можем записать это как:

v_new = 100 * v

Подставим выражение для скорости:

k * [N2]^1 * [H2_new]^3 = 100 * (k * [N2]^1 * [H2]^3)

Сократим на k и [N2]:

[H2_new]^3 = 100 * [H2]^3

Теперь, чтобы найти, во сколько раз нужно увеличить концентрацию водорода, выразим [H2_new]:

[H2_new] = (100)^(1/3) * [H2]

Теперь вычислим (100)^(1/3):

(100)^(1/3) = 10^(2/3) ≈ 4.64

Таким образом, чтобы увеличить скорость реакции в 100 раз, необходимо увеличить концентрацию водорода примерно в 4.64 раза.