В.В. Ерёмин, С.И. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин - Основы физической химии. Теория и задачи (1134487), страница 49
Текст из файла (страница 49)
20-7. Используя дифференциальную форму уравнения Аррениуса, выведите связь между энергиями активации прямой и обратной реакций, в предположении, что прямая и обратная реакции — элементарные. 20-8. Энергия активации некоторой реакции в 1.5 раза больше, чем энергия активации другой реакции. При нагревании от Т~ до Т константа скорости второй реакции увеличилась в а раз. Во сколько раз увеличилась константа скорости первой реакции при нагревании от Т~ до Тз? 20-9.
Константа скорости сложной реакции выражается через констан- ты скорости элементарных стадий следующим образом: )г, )г, lг, Выразите энергию активации и предэкспоненциальный множитель сложной реакции через соответствующие величины, относящиеся к элементарным стадиям. 20-10. В необратимой реакции первого порядка за 20 мин при 125 'С степень превращения исходного вещества составила 60%, а при 145 'С такая же степень превращения была достигнута за 5.5 мин. Найдите константы скорости и энергию активации данной реакции. Глава 0. Химическая кинетика 20-11.
Реакция первого порядка прн температуре 25 'С завершается нв 30% за 30 мин. При какой температуре реакция завершится на 60% за 40 мин, если энергия активации равна 30 кДж моль '? 20-12. Реакция первого порядка при температуре 25 'С завершается на 70% за !5 мин. При какой температуре реакция завершится на 50% за 15 мин, если энергия активации равна 50 кДж моль '? 20-13. Константа скорости реакции первого порядка равна 4.02.!О с при 393 К и !.98 1О 3 с ' при 413 К. Рассчитайте предэкспоненциальный множитель для этой реакции.
20-14. Для газофазной реакции Н1+ СНз!-+ СН4+ 1з энергия активация равна 140 кДж моль '. Константа скорости при 227 'С равна 3.9 1О л.моль с . Рассчитайте константу скорости при 310 'С. Пря -з какой температуре константа скорости будет равна !.0.10 л моль с ? 20-15. Для реакции Нз+ !з — к 2Н! константа скорости при температуре 683 К равна 0.0659 л моль ' мии, а при температуре 7! 6 К вЂ” 0.375 л моль .мин '. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 700 К. 20-16.
Для реакции 2!ЧзО -+ 2!Чз + Оз константа скорости при температуре 986 К равна 6.72 л моль мни, а -! ч при температуре 1!65 К вЂ” 977.0 л.моль '.мин '. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре ! 053.0 К. 20-17. Трихлорацетат-ион в ионизирующих растворителях, содержащих Н , разлагается по уравнению Н'+ СС!зСОΠ— + СОз + СНС1з. Стадией, определяющей скорость реакции, является мономолекулярный разрыв связи С-С в трихлорацетат-ионе. Реакция протекает по первому порядку„и константы скорости имеют следующие значения: 1 = 3.! ! ! О с ~ при 90 'С, 1 = 7.62! 0 5 с ~ при 80 'С. Рассчитайте: а) энергию активации, б) константу скорости при 60 'С. 20-18. Используя справочные данные, рассчитайте период полураспада бромзтана на этилен и бромоводород при: а) 100 'С; б) 400 'С. Гла в а б.
Химическая кинетика 20-19. Используя справочные данные, рассчитайте период полураспада иодоводорода на иод и водород при начальной концентрации 0.05 моль л ' и температуре: а) 600 'С; б) 900 'С. 20-20. Раскручивание двойной спирали ДНК вЂ” реакция первого порядка с энергией активации 420 кДж моль '. При 37 'С константа скорости равна 4.9010 мин . Рассчитайте период полупревращения ДНК прн -4 -1 37 н 40 'С. 20-21. Для реакции СНзСООСзНз + !ЧаОН вЂ” > СНЗСООМа+ СзНзОН константа скорости при температуре 282.6 К равна 2.307 л моль ' мин ', а при температуре 318.! К вЂ” 21.65 л моль ' мин .
Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 343 К. 20-22. Для реакции СиНмО!! + НзО -+ СьНпОь+ СьНиОь константа скорости прн температуре 298.2 К равна 0.765 л.моль ' мин ', а при температуре 328.2 К вЂ” 35.5 л моль ' мин '. Найдите энергию активации этой реакции н константу скорости при температуре 313.2 К. 20-23, Вещество разлагается двумя параллельными путями с константами скорости Ф, и Фь Какова разность энергий активации этих двух реакций, если при 10 'С М~!Мз = 10, а при 40 'С Кйз = 0.1? 20-24. В двух реакциях одинакового порядка разница энергий активации составляет Е2 — Е~ = 40 кДж моль '.
При температуре 293 К отношение констант скорости равно 1!лгз = 2. При какой температуре константы скорости сравняются? 20-25. Зависимость константы скорости разложения фосфина 4РНз -+ Р, + 6Нз от температуры выражается уравнением: 18 /г = — — + 2!8 Т +! 2.
130. 1896 Т Рассчитайте опытную энергию активации этой реакции при 800 К. 20-26. Разложение ацетондикарбоновой кислоты в водном растворе— реакция первого порядка. Измерены константы скорости этой реакции прн разных температурах: 0 20 40 60 д С 1!0', с' 2.46 47.5 576 5480 Глава 8. Химическая киивтика Рассчитайте энергию активации и предэкспоненциальный множитель. Чему равен период полураспада при 25 'С? Рассчитайте время, необходимое для завершения реакции на 60% при 40 'С.
20-27. Термическое разложение оксида азота (!Ч) в газовой фазе 2!5!От -+ 2140 + Оз — реакция второго порядка. Измерены константы скорости этой реакции при разных температурах: 1 '$! А,л.моль '.с ' 1.57 3.59 7.73 15.8 Рассчитайте энергию активации и предэкспоненциальный множитель. 20-28. Окисление оксида азота (П) кислородом воздуха — реакция третьего порядка. В таблице приведена экспериментальная зависимость константы скорости этой реакции от температуры.
80 143 228 300 413 564 6'С Ацг!0 ', см моль с ' 41.8 20.2 10.1 7.1 4.0 2.8 Рассчитайте энергию активации и предзкспоненциальный множитель для этой реакции. 20-29. Для реакции изомеризации изопропенилаллилового эфира энергия активации равна 123 кДж.моль ', а предзкспоненциальный множитель в выражении для константы скорости равен 5.4-10" с '. Рассчитайте: а) температуру, при которой реагент будет расходоваться со скоростью 2% в секунду; б) время, необходимое для завершения реакции на 40% при 150 'С.
20-30. В реакции гН! Н,+1, известны константы скорости прямой и обратной реакций: при температуре 500'С 15 = 23.3, Ез = !.0510, а при температуре 700'С йз = 9.05 1О, А. т = 2.08 10 (все константы выражены в см .моль с ). 3 5 з 1. Рассчитайте энергии активации и предзкспоненциальные множители прямой и обратной реакций. 2. Рассчитайте константы равновесия при двух указанных температурах. 3. Определите ЬН и АУ прямой реакции в предположении ЛСр = О.
4. В реакционный сосуд ввели иодоводород при температуре 500 'С. Какая часть иодоводорода разложится? Гла ва в. Химическав кииетика ~ 21. Кинетика сложных реакций При изучении кинетики сложных реакций, включающих несколько элементарных стадий, используют принцип независимости химических реакций: 0 Если в системе протекает несколько простых реакций, то каждая из них подчиняется основному постулату химической кинетики независимо от других реакций. Основные типы сложных реакций мы рассмотрим на примере реакций первого порядка. 1. Обратимые реакции: й! А В. Эта схема описывает реакции изомеризации в газовой фазе или в растворе, например: цис-стильбен транс-стильбен, бутан изобутан, а-глюкоза [1-глюкоза и др.
Закон действующих масс записывается следующим образом: — — =к [А)-й [В). с([А) а ! Если начальные концентрации веществ А и В обозначить, соответственно, а и Ь и ввести степень превращения х ([А) = а — х, [В) = Ь + х), то кинетическое уравнение приобретает вид: 6(х — = й (а — х) — й (Ь + х) . ! -1 Решение этого уравнения можно выразить через степень превращения, соответствующую достижению равновесия: «=х [! — ехр[-(й, +к,)С]) или х (к, + й, )с = 1и— х„— х где х определяется условием равенства скоростей прямой и обратной реакций: Ь+х„ а — х„й, откуда следует: к,а — к,Ь /с, +й, Глава 8. Химическая кинетика 2ЕВ [В)„Ь+ х„ (А]„а — х„ (21.6) Кинетические кривые для обратимых реакций первого порядка приведены на рис.
21.1. Зависимость концентраций реагента и продукта от времени дяя ооратимой реакции первого порядка: (1) К > 1; (2) К < 1 Рис. 21.1 2. Параллельные реакции: в ~2 Кинетическое уравнение записывается с учетом принципа независимости: ак — = к,(а — х)+ к,(а — х). Й (21.6) Решение этого уравнения записывается так же, как и для одной реакции первого порядка: (к, ь)г,)1=!и (21.7.а) (21.7.6) а — х (А) = а — х = а ехр )-(к, + к, )1~. Уравнения (21.3) для обратимой реакции первого порядка имеют такой же внд, как и для необратимой реакции (18.3), (18.4) с той разницей, что вместо начальной концентрации фигурирует равновесная, а константу скорости необратимой реакции заменяет сумма констант для прямой и обратной реакций. При 1 -ь о наступает равновесие, которое характеризуется константой: Гл а в а 6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
