Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 21
Текст из файла (страница 21)
0,8 0,6 0,4 0,2 20,0 29,0 44,2 66,8 5,4 11,0 22,7 46,4 ХИ-2-4. Н1+ Ь И+1 ровалось буферной смесью с ионной силой / и измерялось поглощение А. (Поглощение определено в задаче Х1-1-8.) Результаты приведены в следующей таблице [!041: Определите кажущуюся величину рК (выраженную в концентрациях) индикатора для каждой приведенной величины ионной силы. Процент поглощения (Т, '/о) серии растворов кислотно-основного индикатора бромфепола синего определялся при 590 нм; были получены следующие результаты: При указанной длине волны основная форма поглощала сильно, но поглощение кислой формы было'незначительным.
Определите рК, индикатора. Предложен следующий механизм фотохимического распада перекиси водорода в присутствии окиси углерода [!05): НеО,+ Ьт — и20Н ОН+ СΠ— ' Сотн СОеН+ НеОе — и СОр + НеО + ОН НтОт+ ОН р НтО + НОр 2НОр — '-«О,+ Н,О, Сделав предположение о стационарности концентраций ОН, СОеН и НОз, получите уравнение скорости е([НеОе)/е(й Пусть ф — первичный квант действия для фотолиза НзОрл а /,— поглощение Эйнштейна на 1л в секунду.
Предложен [105) следующий механизм фотолитического распада перекиси водорода в присутствии окиси углерода: НтОе+ Ьт — -в2ОН ОН+ СО ~ -и СОрН СОтН + НеОе =в СОр + НеО + ОН 2СОеН вЂ” '-в Продукты Сделав предположение о стационарности концентра- ции ОН и СОтН, определите е([НтОе)/Ж, как в преды- дущей задаче. При каком значении Т (парциальное поглощение) в спектрофотометрических анализах будет минимальной относительная ошибка в определении концентрации (Ьс/с) для данной ошибки измерения ТР а) При фотохимической реакции 2Н1- Не+!а в газовой фазе квантовый выход равен 2. Определите количество граммов распавшегося Н1 на ! калорию радиационной энергии, поглощенной Н1, при облучении монохроматическим излучением с длиной волны 2070 й.
б) Какой квантовый выход будет наблюдаться при следующем механизме реакции? Объясните. Н+ Н1- Н +1 (2) 21-» 1т (на стенке или при тройных (3) столкновениях). в) Для реакции Не+ С1з- 2НС1, механизм которой имеет некоторое сходство с предыдущей реакцией, получен квантовый выход от 10' до !Ов.
Объясните разницу между квантовыми выходами этих двух реакций, основываясь на энергии активации, энергии связи или на других данных. Энергия связи Н вЂ” 1 равна 7! ккал моль ', связи 1 — 1 36 ккал моль '. 145 Фотохимин и спектрофотоме!тил Глава Х(( 144 Энергия активации. ккал 8 2 1,5 ( ("')' мм рт. ст. с С1+Н НС!+Н Н + С1 -р Н С! + С! Н+Н1 Н +1 т, прспзвслвные елнннпты 0,0144 0,122 0,421 1,88 1,90 1,90 1,90 1,93 2,2 6,1 9,5 !7,2 18,0 18,4 18,4 19,6 Х!1-3-3. (-и ш,(си) 1о' мн рт. ст..с Р мерт ст (2! (3) (4) 1,5 6,98 11,66 17,3 47,5 77,5 101 9,1 22,2 35 45 94 137,2 180,7 Х11-3-4. (1) (2) (3) (4) Фотолиз Он в растворе жидкого Аг изучался при 87'К [!05).
Было использовано излучение с длинами волн 2537 и 3!30 А. Первичный квантовый выход ф определялся таким образом, что скорость распада Оо по реакции О, + йч-+ Ор+ О' оказывалось равной ф(, (моль л-'с-'), где (,— поглощенный эйнштейн на 1 л в секунду, а О' — атом О в возбужденном электронном состоянии (!Р). Кроме реакции (1), были предложены следующие реакции; О" + Ое-м20е О'- О О+О,+М О,+М М вЂ” некоторая молекула, которая может отводить энергию, освобождающуюся в реакции (4). Полный квантовый выход Ф был найден из суммарной скоро- сти исчезновения Оз' — с([Оо)с(( = Ф(..
а),На основе приведенного механизма получите вы- ражение для Ф через константы скорости, ф и концен- трации стабильных частиц (Оь Оо). б) По результатам опытов для Ф при 2537 А полу- чено подходящее уравнение, в котором Ф ' = 0,538 + + 0,81 [Ол)-'. Определите ф и любые доступные дан- ные о констан~ах скорости. Кинетика и механизм фотохлорировапия трифторэти- лена в паровой фазе СРи=сРН + С!н — н СРос! — СРНС! (или Т1С!р) исследованы [107) при комнатной температуре, причем установлено, что: 1) практически отсутствует тел!новая реакция; 2) в пределе от 25 до 400 мм рт. ст.
скорость реакции не зависит от давления олефина; 3) если давление хлора равно 90 мм рт, ст., то скорость реакции — с(Рс!,(т(( зависит от интенсивности света (о, как показано в таблице: 4) если интенсивность света постоянна, то скорость реакции изменяется с давлением С1ь как показано в таблице: 5) реакция прекращается прн добавлении в систему следов !л)О. а) Как следует из данных, приведенных в пункте (3), при постоянном давлении хлора константа скорости реакции пропорциональна (о.
Оцените и. б) Как следует из данных, приведенных в пункте (4), при постоянной интенсивности света скорость реакции пропорциональна Рс!, Оцените т. в) На основе найденных величин (и и т) напишите эмпирическое уравнение скорости суммарной реакции. г) Предложен следующий механизм реакции (Т1— СР =СРН): С!о+ Ьч (падающий свет)- 2С! С! + Т1 -л Т1С! Т1С! + С1,— Т1С1, + С! Т1С! + Т1С! — Продукты Глава Х?ц РАДИОХИМИЯ Глава ХИ 14Е ХП 1-1-!. ХП1-1-2. Х! 1 1-1-3. ХП1-1-4.
Х П1-1-5. ХП 1-1-6. ХШ-1-7. Х П 1-1-8. Примените приближенный метод стационарных концентраций и покажите, что предложенный механизм согласуется с эмпирическим уравнением скорости. Упростите результат насколько возможно. д) В уравнении (4) продукты не идентифицированы. При каких условиях можно пренебречь идентификацией продуктов? е) Как можно показать экспериментально, что реакция (3) необратима? ж) Какое значение имеет наблюдение (5)? РАЗДЕЛ ХП1-1 Период полураспада мС составляет 5760 лет. За сколько лет активность образца "С упадет до 90% (от исходной величины). Некоторый изотоп Х имеет скорость радиоактивного распада 1,00 10' атом с-' г-'.
Скорость распада радия 3,71 10'в атом.с-' г '. Какова активность Х, выраженная в миликюри на 1 грамм? Период полураспада '4Ка((ч,) 14,9 ч, а его атомная масса 24,0. Вычислите активность 1,000 мкг мха в кюри (Ки). Образец '4?)а ((ч, 14,9 ч; атомная масса 24) с активностью 1,00 мкКн дан больному. Какова бгяла активность образца, если он стал неэффективным за 5 ч? Какая масса "Ха ((ь 14,9 ч; атомная масса 24) будет иметь такую же активность, как н 1,000 мг агМд (1ч, 10,2 мин; атомная масса 27,0)? Вычислите массу "айп (гэ, 3,82 сут), находящегося в длительном равновесии с 1,00 г "вша (гв 1,62.!Ов лет). Примите, что "вйа (?а 1,6 104 лет) находится в некотором минерале в длительном равновесии с мЧ7 (1ь 4,5 10' лет). Сколько граммов "вйа на 1 грамм ввв() будет присутствовать в этом минерале? Имеется 0,100 г образца "вша ((ь 1,62 !0 лет).
Каждые 24 ч откачивается '"йп (газ), образующийся при распаде радия. Определите активность "41хп во время его откачки. Для "'1?п ?. = 0,182 сут '. Уравнение„ описывающее одновременный радиоактивный распад двух изотопов А и В при последовательном распаде "л хв ядер А —.~  — С следующее: о х — х„ Х111-1-9. где Х вЂ” постоянная радиоактивного распада (кон- станта скорости первого порядка).
В радиохимии период жизни образца может быть оп- ределен при измерении отношения количества про- дукта распада образца Р к количеству исходного об- Глава Х?П 148 Радиохилгаа 149 1 (п 111 + Р) РАЗДЕЛ Х111-3 Х П 1-3-1. ХП 1-1-10. ХП 1-1-11. Х П 1-1-12. Х1! 1-3-2. Х! П-1-13, ХПИ-14.
Х П 1-1-15. ХП 1-3-3. РАЗДЕЛ к!11-9 ХП1-3-4. Х П 1-2-1. разца Р. Покажите, что период жизни образца 1 свя- зан с отношением продукта распада к исходному об- разцу О/Р следующим образом: где продукт распада — нерадиоактивный изотоп, а Х вЂ” постоянная радиоактивного распада исходного изотопа. В 30 г образца некоторого минерала найдено 450 мг йЬ и 0,90 мг Вг. В кЬ было 27 масс. ав в"2сЬ (Х 1,47 10 " лет '); в Ьг 80 масс в/в "Вг. в'Р2Ь при радиоактивном распаде переходит в "Вг.
Вычислите возраст образца. Завершите следующие уравнения: а) !1л + У -о? + ВП б) 4Ве+2Не- вп+? Завершите следующие уравнения: а) '"Ап(п, у)? б) "вСа (и, а)? в) 2МЗ(/, а)? ) вН ( и Рассчитайте дефект массы и энерги1о связи 20. Иво!в топкая атомная масса 20 15,99468 ат. ед. Массы протона и нейтрона 1,007277 и 1,008657 ат. ед. соответствеяно, а масса электрона 0,000549 ат. ед. Масса покоя 8-частицы 0,000549 ат. ед.
Определите эффективную относительную массу, если (1-частица движется со скоростью, равной 0,99 скорости света? Если пучок нейтронов с плотностью потока ф проходит сквозь поглощающую среду, то доля изменения плотности потока в(ф/ф в некоторой данной точке среды прямо пропорциональна длине пути дх: в(ф/ф= = Ров/х. 1х' — число атомов мишени на 1 см' среды, а Π— микроскопическая площадь поперечного сечения.
Покажите, что О может быть определена из графика зависимости 1пф от х. В 4 ч дня 22 августа фармацевт решил приготовить медикамент, содержащий '2'Ап (/ь 2,70 сут), который в 8 ч следующего дня имел бы активность 0,50 мкКи на 1 г.
В !2 ч дня 21 августа, когда материал был доставлен от изготовителя, он имел активность 3,00 мкКн на ! г. Сколько перадиоактивного вещества должен был использовать фармацевт па 1 г 'мАц, поставленного изготовителем? Покажите, что возраст радиоактивного образца, распада!Ощегося па два нерадиоактивпых вещества, выражается уравнением 1= —,!и [1 + —,' ( — )1, где Р— количество исходного вещества, 1?! — количество первого (1) продукта распада, а /?2 — количество второго (2) продукта распада за время !;?о — постоянная радиоактивного распада исходного образца; /? = 7?,//?2. Исходный изотоп (!) и его радиоактивный продукт распада (2) находятся в длительном равновесии друг с другом.
Продукт распадается с образованием стабильного изотопа (3); (1) — '-о (2) — 'а (3) о Пусть А'! — число атомов изотопа (1) при ! = О. Выведите уравнение о А/2 -л (е- а е- и) 2 х для А/2 — числа атомов продукта (2) в некоторое данное время 1. Примите, что а! чь Х2 (в случае Х! = Х2 о о необходима особая обработка) и А/2 — — А/2 — — О. (Примечания: для решения этой задачи необходимы дополнительные знания о линейных дифференциальных уравнениях). Эта задача аналогична задаче Х1-3-6. Покажите, что среднее время жизни (не период полу- 1 Раенала) Иэотоиа пастон форыуяой !оиоха Х ДЛЯ решения необходимо взять интеграл типа: ах хеах4/х= —,(ах — 1) +С, Пусть излучение от точечного источника одинаково во всех направлениях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
