Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Рассматриваемая реакция — второго порядка. Определите константу скорости. Вычислите порядок стадии, определяющей скорость пиролиза диборана [ВгНа(г)], при 100' С из следующих данных по скорости увеличения давления в системе как функции концентрации диборана [83]: КосшентРацнн ВаНе, Скорость увеличения моль ° л-' ° !О' давлении, моль л-' ° ч-' ° !04 2,153 7,4 0,433 0,73 Исследовалась кинетика каталитического распада аммиака на простые вещества на вольфрамовой нити, нагретой до 1! 00с С [84]. Было найдено, что время, необходимое для разложения половины всего количества аммиака (причем вначале азот и водород отсутствуют), зависит от начального давления аммиака следующим образом: р, мм рт.
ст. 265 !30 58 С<~и мнн 7,6 3,7 1,7 Определите: а) порядок реакции и б) константу скорости. Кинетика реакции метанола с З,З'-дикарбазилфенилметил-ионом (зеленый краситель) в щелочном водноацетоновом растворе при 25'С исследовалась спектрофотометрически [85]. Для раствора с 0,25 М исходной концентрайией метанола были найдены следующие разности (А — А„) между поглощением раствора за время ! (А) и поглощением раствора, когда реакция достигла равновесия [А ), при 730 нм; концен- трация едкого патра поддерживалась равной 2,03 Р', Х 10-г М (выборочные данные): С, мнн 2,7 8,7 !4,7 21,7 33,7 А — А, 0562 0243 0,1!! 0045 00!О Покажите, что это реакция первого порядка относительно 3,3'-дикарбазилфепилметил-нона, и вычислите константу скорости.
Пусть Р— интенсивность прошедшего через образец света, а Ро — интенсивность падающего света. Тогда ре поглощение А = 1п — . Поглощение прямо пропорр циональпо концентрации абсорбирующего вещества. Для скорости инверсии тростникового сахара в присутствии соляной кислоты были получены следующие данные [86]: Время С с ССабаюдаслгма угол арамеяяя а, град Определите порядок реакции и константу скорости. Для изучения кинетики реакции не НгС вЂ” СНг+ НгΠ— л. Н,С вЂ” СНг ",Г [ О НО ОН готовили раствор с исходными концентрациями 0,007574 М хлорной кислоты и О,!2 М окиси этилена. Ход реакции контролировалн дилатометрически (измерение объема раствора как функции времени). При 20'С получены следующие данные: С, мнн 0 30 60 !35 300 со Показания !8,48 !8,05 !7,62 16,71 !5,22 !2,29 днлатолсетра Определите порядок реакции по зтилепу и константу скорости, Глава Х/ Кинетики !3! Х1-1-11 РАЗД ЕЛ Х 1-2 Х1-2-1.
№ опыта Относительная концен- трация Мп04 Отиосительиая иоицеи- трация СгОт П !П 2 ! 0,5 Х1-1-12. СгтОгт, мл (0,0! и.) /, мии Х1-1-13. 0,1 0.2 0,4 0,6 23 !! 40 36 !8 70 58 32 !!3 77 44 !48 5' Покажите, что третий порядок реакции 2)ь)О+ Н,— 2)ь(ОН может быть обусловлен любым из механизмов: а) гчО+ Нз — к-»)ь)ОНз )ь)ОНз+ ИΠ— » 2)ь)ОН б) 2)ь(О к-»)ь(зОз Нз + )ь(зОз — » 2)ь(ОН хотя ни одна из их стадий не является тримолекуляр- ной. Покажите, что для реакции а) первого порядка А — продукты йв = 0,693/й; б) второго порядка 2А -+ продукты !и, = (гйа; в) третьего порядка ЗА -» продукты /18 = згзйаз. а — начальная концентрация А; /ч, — период полурас- пада.
При изучении кинетики реакции Со(г)Нз)з(ь(Оз + ОН -+Со()ь)Нз)зОН + г)Оз найдена следующая зависимость коне~виты скорости й от ионной силы раствора / !87): I 2,34 56! 8,!О ! 1,22 ! !.73 !690 (5+ !и Гг) 1,7640 1,7!30 1,6800 1,6467 1,6418 1,5990 Вычислите йо — константу скорости при ионной силе, равной нулю. Существует мнение, что скорость обычной химической реакции удваивается при увеличении температуры на !О градусов. Определите энергию активации Е реак- ции, для которой это утверждение приемлемо вблизи 300' К. Скорость реакции 5(+ Оз-» НО + О в газовой фазе изучалась !88) при получении атомов азота в проточ- ной системе в высокочастотном разряде, причем кон- центрация определялась методом ЗПР. Найдены сле- дующие константы скорости: Т, 'К 586 9!О Э, см' ° моль-' ° с-' (!Л3~0,05) ° !О'з (1,77~0,08) ° !Оп Определите энергию активации реакции.
Получите два значения, соответствующие верхнему и нижнему пределам, с учетом ошибок, указанных в экспериментальных данных. Для исследования кинетики реакции Мп04+ Сг — »Сг04 + Мил» при 25,!'С измеряли время, необходимое для поддержания различной степени превращения, сначала как функцию концентрации сг04, а затем как функцию концентрации Мп04 [89!. В серии из трех опытов получены следующие данные: В каждом опыте через определенный интервал времени отбирали 25 мл реакционной смеси и быстро добавляли к раствору, содержащему 60 мл 1,2 М Нз504 и 25 мл 0,5 и.
КВг. Немедленно выделялся свободный бром: 2МпО, + 1ОВг + 16Н'-» 2Мпз'+ 5Вгз+ 8НзО, который экстрагнровался сероуглеродом. Бихромат-ион, образовавшийся по реакции 2СгО4 + 2Н вЂ” »Сгз07 + НяО, титровался 0,01н. ге804! Сгз07 +6Ре'+16Н'+2804 -»2Сг '+6Ре '+2НЯО~+ + 7НзО. Количество 0,01 н. Сгт07 (мл), присутствующее в сме- си в указанное время реакции, дано в таблице. Можно предположить, что этот объем прямо пропорционален концентрации Сг04т в реакционной смеси в указанное время.
Каков порядок реакции относительно а) иона Сг"; б) иона Мп04г Калитина Глава Хl !32 Х 1-2-2. Х1-2-4. Х1-2-5. Х1-2-3. СС!з '""'"- Продукты Х1-2-6. Кинетика гидролиза трет-бутилхлорида (СНв) лСС1 + + НлО -+ (СНв) вСОН + Н++ С! (суммарная реакция) исследовалась при 25' С в концентрационной цепи типа Ад[АдС![А[! В[АСС![Ад [90]. При 1= 0 оба полуэлемента содержали раствор из 95и/и воды и 5и/а ацетона, в котором был также 0,144 М перхлорат натрия.
Кроме того, в ячейку А добавляли 0,001 М трет-бутилхлорид. Для измерения скорости реакции в ячейку В быстро добавляли небольшое количество 0,0499 М соляной кислоты (ипш) и записывали время 1, за которое стрелка гальванометра между электродами, отклоняющаяся при каждом добанлении, устанавливалась на нуль. В одной из серий таких опытов получены следующие данные: 1,с инсп мл 30 0,90 44 1,10 62 1,30 83 1,40 111 1,50 ио 1,61 Покажите, что гидролиз — реакция первого порядка, и определите константу скорости.
При изучении кинетики гидролиза' этилацетата (Е1ОАс) щелочью проводили следующий опыт [91]. В колбу емкостью 500 мл отмеряли 300 мл воды при 0' С и добавляли 100,00 мл 0,0500 М этилацетата при той же температуре. Колбу закрывали пробкой и для достижения термического равновесия погружали в термостат. Реакцию инициировали добавлением 10000 мл О,!00 М раствора едкого натра также при 0'С и энергичным встряхиванием.
Если принять, что объемы исходных растворов образуют строго аддитивную смесь, то полученный раствор сначала будет содержать 0,0100 М этилацетат и 0,0200 М едкий натр. Через различные промежутки времени ! из реакцион, ной смеси отбирали пробы по 50,00 мл, вносили в них измеренный избыток 00200 М НС! (инс,) прн 0'С и титровали при той же температуре 0,0200 М раствором г)аОН (инион) Концентрацию 5(аОН при равновесии устанавливали на пробах, оставленных при постоянной температуре до тех пор, пока нельзя было заметить дальнейшего изменения состава смеси со временем. Получены следующие результаты: $, мин 0 15 ЗО 45 60 75 ои и не, мл 60,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 их он мл 11,50 7,35 11,20 ! 3,95 15,95 17,55 24,0 Определите порядок реакции и константу скорости, Скорость реакции фотохимического разложения Кн5аОв К,5лОн -1- Н20 — и 2КН50, + '/аО, в присутствии 0,1 М К!50, и 0,28 М КОН изучалась титрованием определенных количеств реакционной смеси, взятых в различное время [921 Получены следующие данные: 1, мнн 0 150 360 540 720 940 1160 1340 ин,зп, мл 9,'25 8,75 8,24 7,86 7,51 7,07 6,64 5,27 Титрование проводили 0,0500 М раствором Ре504, ко- торый реагирует по уравнению КсЯлОл + 2Ре50» -н Ген (504) в + КиЯОь Исходная конпе$прация КаБаОн — 0,100 М.
Найдите порядок реакции по Кл5зОл Хлороформ в метанольном растворе в присутствии метилата натрия реагирует в соответствии с уравне- ниями: СНС!в+ ОМе """' 'в СС1г + МеОН Меллсино Считают, что медленная стадия будет лимитирующей стадией реакции. Для определения порядка медленной стадии относительно СС!н проводили титрование хлор-иона, образую1цегося в момент времени при 59,7' С 0,0100 н.
раствором азотнокислого серебра (и). Результаты были следую$цими [93]: 1, мин 0 4 9 15 22 ЗО 41 50 си и, мл 1,71 3,03 4,49 5,97 7,39 8,87 10,48 11,7 15,98 Исходная концентрация хлороформа 9,95 !0 ' М. Средняя концентрация [!х)аОМе] в течение реакции 1,10 ф 0,01 М (большой, практически постоянный избыток). Покажите, что реакция имеет первый порядок по СС1л, и определите константу скорости. Кинетика окисления щавелевой кислоты сульфатом церия исследовалась в концен1рационной цепи типа Р![5$!! 5з[Р! [94]. Кинегина Глава Х! 134 !35 Поглогнечне (ом аллану Х1-1-З! Время. ч 0,791 0,746 0,709 0,645 0,611 О',570 0,526 0,498 0,471 0,420 0 5,0 9,0 1в,о 24,0 32,0 44,0 55,0 67,0 290,0 ор зпр мл !общей! мнн Х1-2-9, 0,31 0,51 0,% 0,86 1.01 1,15 1,36 !,58 2,19 7,00 ! 0,00 11,00 11,50 12,00 12,50 13,00 13,80 16,50 Х1-2-10.
Х1-2-7. Х1-2-11. Х1-26. В начале опыта 8! и 8з содержали равные количества серной кислоты, бисульфата аммония (добавлялся для получения смеси с постоянной ионной силой 2,0 М) и сульфата церня. При ! = 0 (! — время) титрованный раствор щавелевой кислоты вводился в 8! и равный объем воды — в 8з. Для измерения скорости реакции в ячейку 8з вводили отмеренный избыток сульфата железа (пг, ) н записывали время, за которое стрелка гальванометра, отклоняющаяся при каждом добавлении, устанавливалась на нуль.
Получены следующие значения для одной серии измерений с использованием 0,00253 М Се(804)з, 0,00125 М НзСзо, и 2,0 М Н 8О,: Покажите, что реакция между щавелевой кислотой и сульфатом церия имеет второй порядок, и определите константу скорости. Прн исследовании [95! термического распада арсина на стекле 2АзНз (г)- 2АВ (тв)+ ЗНз (г) обнаружено изменение общего давления в системе со временем (при 350' С): 0 ч 0 4,33 16 25,5 37,66 44,75 Обшее извне- 39,2 40,3 43,% 45,35 48,05 48,85 иве, см Определите порядок реакции и константу скорости. При исследовании [961 гидролнза метилтознлата (метил-и-толуолсульфоната) прн 25'С получены следующие спектрофотометрические данные (длина волны 261 нм) для водного раствора с исходной концентрацией метилтозилата 1,22 1О ' М: Учитывая, что при указанной длине волны поглощает только метилтозилат, покажите, что реакция имеет первый порядок по метилтозилату, и вычислите константу скорости (с ').
Некоторый газ претерпевает мономолекулярное превращение в смеси с инертным газом. Применив теорию Линдемана, определите скорость реакции через концентрации реагирующего и инертного газов и константы скорости элементарных реакций. Был предложен следующий механизм термического разложения озона: Оз — '-и Оз+ О О+О ='- О О+ Оз ~.м20з а) С помощью метода стационарных концентраций получите выражение для скорости распада, включающее константы й!, й !, йз и концентрации Оз и Оз. б) Экспериментально найдено, что реакция имеет второй порядок по озону и минус первый — по кислороду.
Покажите, какое соотношение должно существовать между концентрациями и константами скоростей для того, чтобы полученное выражение согласовывалось с экспериментальными данными. Для реакции Нз (г)+1з (г)- 2Н1 (г) до 1967 г. являлся общепринятым следующий механизм (1): Н +1 —. 2Н1, В 196? г. было показано [97[, что реакция идет, вероятно, по механизму (П): 1з — "' р 21 (1) 1зт !'лава Х! Кинегива 136 21 — '»1г (2) (2) (3) Х1-2-14.
Х 1-2-12. (1) (2) )ь)Ог -1- Ог — '-» )х)Оз + О й!О;+ Π— '-»НО; О+Π— зь»0 !х)О + Π— '. )ь)О, )ь) Оз + Π— з" -» )ь)Ог + Ог (3) а) Покажите, что ь [о1 4 ь1» о; ! ) ' Х1-2-15. — = 2А! 11чОг~ !041, иГ'!за Х1-2-13. СН, + Н вЂ” '-'-»СН,-1- Нг Н + СНз+ М вЂ” з'-»СН4+ М 21+ Нг — з'-» 2Н1 (3) а) Выведите уравнение для скорости реакции к !нц и! соответствующее каждому из механизмов [ и П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
