В.В. Ерёмин, С.И. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин - Основы физической химии. Теория и задачи (1134487), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Установите порядок реакции. Решение. Из первого опыта следует, что период полураспада вещества при начальной концентрации 1 мольл равен 4 мин. Во втором опыте при начальной концентрации 2 моль.л период полураспада равен 1 мин (от 2 моль л до 0.5 моль л — за 5 мнн, из ннх от 1 моль л -1 -1 -1 до 0.5 моль.л ' — 4 мин, следовательно на превращение от 2 моль л до 1 моль л ' потребовалась 1 мин). Таким образом, при увеличении начальной концентрации в 2 раза период полураспада уменьшился в 4 = 2" раза, следовательно порядок реакции л = 3.
Пример 19-2. Кинетика реакции первого порядка, в которой происходило образование кислоты, изучалась путем отбора проб реакционной смеси и их титровання одним и тем же раствором щелочи. Объемы щелочи, которые пошли на титрование: 0 27 60 СО Время, мнн 0 18.1 26.0 29.7 Объем, мл Докажите, что реакция имеет первый порядок. Рассчитайте период полураспада. Решение. Запишем решение кинетического уравнения для реакции первого порядка в виде: Глава б.
Химическая кинетика 1 а /г =-!п —, а — х где а = х = 29.7 мл. 0 27 60 сс Время, мин /с, мин 0.0348 0.0347 В течение реакции величинах остается постоянной, что и доказывает первый порядок. Период полураспада равен !и 2 т„, = — =19.9 мин. Пример 19-3. Реакция омыления метилацетата при 298 К описывается уравнением: СНзСООСНз + )чаОН = СНзСОО)ча+ СНзОН. Для этой реакции получены следующие кинетические данные: Время,мин 3 5 7 1О 15 25 с„юн, ммоль л ' 7.40 6.34 5.50 4.64 3.63 2.54 Исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0.0!моль л 1. Определите порядок реакции и константу скорости. Решение.
Запишем кинетические данные в координатах !о г — !и си,он, причем скорость реакции определим через конечные изменения концентраций и времени: Лс с,— с, г=- — = Ы /э — !, (Концентрацию вещества иногда обозначают не квадратными скобками, а буквой с). По этой приближенной формуле скорость лучше определять в середине временного интервала: / = (/1 + /з)/2. Концентрацию в этот момент времени определим как полусумму значений на границах интервала: с = (с~ + с,)/2.
Сведем полученные данные в таблицу (учтем, что с„,он = 10 ммоль.л при / = 0): -1 График зависимости 1п г — !и с представляет собой прямую, описываемую уравнением у = -4.43 + 1.98х. Тангенс угла наклона прямой равен 1.98, поэтому реакция имеет второй порядок. Глава б. Химическая кинетика 282 Этот же вывод можно подтвердить методом подстановки, представив экспериментальные данные в виде решения кинетического уравнения для реакции 2-го порядка с равными начальными концентрациями: 25 10 д мин 1 ск он, мысль л 10 7.40 6,34 3.63 2.54 5.50 4.64 1, л ммоль мин 0.0117 0.0115 0.0117 0.0116 0.0! 17 0.0117 Средняя константа скорости: 1= 0.01165 л ммоль мин = 11.65 л моль .мин ЗАДАЧИ 1 19-1. В некоторой реакции при изменении начальной концентрации от 0.502 до 1,007 моль л период полураспада уменьшился с 51 до 26 с.
Определите порядок реакции и константу скорости. 19-2. В некоторой реакции целого порядка пА -+ В концентрация исходного вещества 1.5 моль л была достигнута за 5.0 мин при на- -1 чальной концентрации 3.0мольл н за 6.25 мнн при начальной концентрации 6.0 моль л . Установите порядок реакции. -! 19-3. Реакция имеет целочисленный порядок. Отношение времен превращения на кратную часть равно тпз I тю = 2. Определите порядок реакции. 19-4.
В реакции А ч- В -+ АВ начальная скорость измерялась прн различных начальных концентрациях. Получены следующие данные: Напишите кинетическое уравнение реакции. 19-5. В газофазной реакции А + В -+ Р скорость измерялась при различных парциальных давлениях реагентов (температура 300 К). Получены следующие данные: Определите порядки реакции по веществам А и В. Гл а в а с. Химическая кииетика !9-6.
Скорость реакции 3- 2НЯС!)(р.р) + С)О4 (р.р) -р 2С! (р.р) + 2СО)(о+ Н8)С1)(„,) измеряли по скорости образования осадка Н8)С!н Были получены следующие данные: Определите порядок реакции по каждому веществу. 19-7. При изучении кинетики реакции иодирования ацетона в кислой среде СНЗСОСНз ) !з — р СН)СОСН)! ( Н + 1 были получены следующие данные: Определите порядок реакции по каждому веществу. 19-8. Фосфид бора получают реакцией между трибромидом бора и трибромидом фосфора в атмосфере водорода при высокой температуре (> 750 'С). В таблице показана зависимость скорости реакции г от концентраций реагентов: Определите порядок реакции по каждому веществу и рассчитайте энергию активации реакции.
19-9. Фенилдиазохлорид разлагается по уравнению: СрН))Ч)С! = СрН)С! + оп Глава 8. Химическая кинетика ге4 При температуре 323 К и начальной концентрации 10 гл ' были получены следующие результаты: 6 9 12 !4 18 22 24 26 30 и 6 мнн , см ! 9.3 26.0 32.6 36.0 41.3 45.0 46.5 48.3 50.4 58.3 ' г Определите порядок реакции и константу скорости. 19-10. При изучении кинетики гидролиза сахарозы были получены следующие данные: 0 30 90 !30 180 г, мин [СпПггО,,[, М 0.500 0.45! 0.363 0.315 0.267 Определите порядок реакции и константу скорости. 19-11. При изучении гомогенно-каталитического разложения перекиси водорода получены следующие данные: 0 5.00 8.40 12.84 19.50 31.08 39.30 г 10, с [НгОг[, моль.л' 0.350 0227 0.160 0.110 0.061 0.025 0.0114 Определите порядок реакции и константу скорости.
19-12. При изучении кинетики разложения бромистого нитрозила получены следующие данные: 0 6 12 18 24 Время, с [МОВг[, моль л ' 0.0286 0.0253 0.0229 0.0208 0.0190 Определите порядок реакции. 19-13. Оксид азота (У) при 67 'С разлагается по уравнению; 2ХгОяо = 4740го ) + Оао. Зависимость концентрации реагента от времени описывается сле-: ! дующими данными; 0 ! 2 3 4 г, мин [!чгО,] моль л' 1.000 0.705 0.497 0 349 0.246 0.173 Определите порядок реакции, константу скорости и время полураспала !чгОь 19-14. Кинетику реакции 2А -+ В, протекающей в жидкой фазе, изучали спектрофотометрически и получили следующие данные: 0 мин 0 10 20 30 40 и [В[, моль л ' 0 0.089 0.153 0 200 0 230 0 3! 2 Определите порядок реакции и константу скорости.
Гл а в а б. Химическая кинетика об 19-15. Радикал С10 быстро распадается в результате реакции: 2С1О = С!з + Ог. Были получены следующие кинетические данные: л!0', с 0.12 0.62 0.96 1.60 3.20 4.00 5.75 [С10].10', моль л ' 8.49 8.09 7.10 5.79 5.20 4.77 3.95 Определите общий порядок и константу скорости данной реакции. 19-16. Изучалась кннетика изомеризации цианата аммония в моче- вину: НН~СМО -+ ()ЧНз)зСО. Цианат аммония массой 22.9 г растворили в воде и объем раствора довели до !.00 л. Прн измерении содержания мочевины в растворе получены следующие данные: 150 0 20.0 50.0 65.0 0 мин т(мочев.), г 0 7.0 12.1 13.8 17.7 Определите порядок реакции.
Рассчитайте константу скорости и массу цианата аммония через 300 мин после начала реакции. 19-17. При термическом разложении ди-трет-бутилпероксида (ДТБП) образуются ацетон и этан. Измерение скорости этой реакции при 154.7 'С дало следующие результаты: 0 2 3 5 6 8 9 11 14 17 Время, мнн ДавлениеДТБП,Торр !69.3 162.4 159.3 153.4 !50.4 144.6 141,7 136,1 128.8 121.7 Определите порядок реакции.
19-18. Определите порядок газофазной реакции Аю -+ В!и при 923 К, пользуясь зависимостью между временем полураспада и давлением: р, Торр. 50 100 200 400 648 450 318 222 ткь с 19-19. Разложение диметилового эфира описывается уравнением: СНзОСН3 СНя '~ СО + Нз При изучении кинетики этого процесса измеряли время, за которое начальное давление увеличивалось вдвое. Были получены следующие результаты: Начальное давление, Торр 28 58 ! 50 171 261 321 394 422 1980 1500 900 824 670 625 590 508 Время, с Определите порядок реакции. Гла е а б. Химическая кинетика 19-20. При изучении кинетики термического разложения оксида азота (Ч) измеряли зависимость периода полураспада от начального давления. Были получены следующие результаты: Начальное давление, Тпрр 52.5 139 290 360 8б0 470 255 212 тщ, с Определите порядок реакции.
19-21. Кинетика реакции целого порядка описывается уравнением: — =к(а — х)". а'1 Определите порядок реакции п и константу скорости Ф, если известно, что скорость реакции зависит от времени следующим образом: — = 2.82!+ 4.33 1О' с ~Й~ п9 (концентрация выражена в Па, время — в секундах). ~ 20. Влияние температуры на скорость химических реакций Скорость большинства реакций увеличивается с ростом температуры, т.к. при этом возрастает энергия сталкивающихся частиц и повышается вероятность того, что при столкновении произойдет химическое превращение. Для количественного описания температурных эффектов в химической кинетике используют два основных соотношения — правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
