Скорость химической реакции при понижении температуры с 50 до 10 °C изменится в 8 раз

Скорость химической реакции при понижении температуры с 50 до 10 °C изменится в 8 раз.

Исчерпывающий ответ:

Для решения данной задачи нам понадобится использовать закон Аррениуса, который определяет зависимость скорости химической реакции от температуры.

Закон Аррениуса формулируется следующим образом:
k = A * e^(-Ea/RT),
где «k» — константа скорости реакции, «A» — преэкспоненциальный множитель, «Ea» — энергия активации реакции, «R» — универсальная газовая постоянная, «T» — температура в кельвинах, «e» — основание натурального логарифма.

В данной задаче неизвестны значения «A» и «Ea», но нам нужно определить, во сколько раз изменится скорость реакции при понижении температуры с 50 до 10 °C. Для этого мы можем воспользоваться свойствами логарифма и применить логарифмическое преобразование к уравнению закона Аррениуса:

ln(k1/k2) = (Ea/R) * (1/T2 — 1/T1),

где «k1» и «k2» — скорости реакции при температурах «T1» и «T2» соответственно.

Нам известно, что скорость реакции при понижении температуры с 50 до 10 °C изменится в 8 раз. Подставим это значение (8) в уравнение и решим его относительно (1/T2 — 1/T1):

ln(8) = (Ea/R) * (1/T2 — 1/T1).

Теперь мы можем найти отношение температур (1/T2 — 1/T1), используя значение логарифма:

(1/T2 — 1/T1) = ln(8) / (Ea/R).

Теперь у нас остается только подставить значения температур и найти неизвестное отношение:

(1/283 — 1/323) = ln(8) / (Ea/R),

где 283 и 323 — температуры в кельвинах (10 °C = 283 K, 50 °C = 323 K).

Выражаем неизвестное отношение (1/T2 — 1/T1):

(1/283 — 1/323) = ln(8) / (Ea/R),

Решаем данное уравнение и получаем значение:

(1/T2 — 1/T1) ≈ 0.0038.

Значение (1/T2 — 1/T1) определяет, во сколько раз изменится скорость реакции при изменении температуры. В данной задаче дано, что скорость реакции изменится в 8 раз, следовательно:

0.0038 = ln(8) / (Ea/R),

Умножаем оба выражения на (Ea/R):

(Ea/R) * 0.0038 = ln(8),

Находим значение логарифма:

ln(8) ≈ 0.0038 * (Ea/R),

Извлекаем экспоненту:

e^(ln(8)) ≈ e^(0.0038 * (Ea/R)),

Подставляем значение экспоненты и находим значение энергии активации:

8 ≈ e^(0.0038 * (Ea/R)).

Находим натуральный логарифм от обоих выражений:

ln(8) ≈ ln(e^(0.0038 * (Ea/R))),

Упрощаем выражение:

ln(8) ≈ 0.0038 * (Ea/R),

Используем определение логарифма:

ln(8) ≈ 0.0038 * (Ea/R),

Делим оба выражения на 0.0038:

ln(8) / 0.0038 ≈ (Ea/R),

Теперь мы можем получить значение (Ea/R) путем подстановки значения логарифма и решения уравнения:

ln(8) / 0.0038 ≈ (Ea/R).

Известно, что универсальная газовая постоянная R ≈ 8.314 Дж/(моль·К), поэтому подставляем значение:

ln(8) / 0.0038 ≈ Ea/8.314,

Умножаем оба выражения на 8.314:

ln(8) / 0.0038 * 8.314 ≈ Ea.

Теперь найдем значение энергии активации Ea, подставив значение левой части уравнения:

ln(8) / 0.0038 * 8.314 ≈ Ea.

Вычисляем значение разделенной левой части уравнения:

ln(8) / 0.0038 * 8.314 ≈ 53608 Дж/моль.

Таким образом, скорость химической реакции изменится в 8 раз при понижении температуры с 50 до 10 °C. Это означает, что энергия активации реакции равна примерно 53608 Дж/моль.

Поделитесь с друзьями ответом

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *