В.В. Ерёмин, С.И. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин - Основы физической химии. Теория и задачи (1134487), страница 51
Текст из файла (страница 51)
21-3. Найдите время, за которое вещество А распадется на 1/3 в обра- тимой реакции А -- В ([В]а = 0). При каком минимальном значении 1г вещество А никогда не сможет распасться на 1/3? 21-4. Для обратимой реакции первого порядка А В яг константа равновесия К = 10, а К = 0.2 с '. Вычислите время, при кото- ром концентрации веществ А и В станут равными, если начальная кон- центрация вещества В равна О. 21-5. Превращение роданида аммония МН,ВСМ в тиомочевнну (!ЧНг)гС5 — обратимая реакция первого порядка.
Рассчитайте константы скорости прямой и обратной реакций, используя следующие экспериментальные данные: 0 !9 38 48 60 П мин Доля прореагировавшего ЯН45С!ч, % 2.0 6.9 10.4 12.3 13.6 23.2 !830 3816 7260 12006 пс Доля лис-изомера, % 100 88.1 ! 7.0 79.3 70.0 48.5 21-7. Один из методов оценки возраста биологических объектов основан на измерении содержания в них оптических изомеров аминокислот. В живых организмах отношение концентраций 0- и 1.-изомеров постоянно ([0]а / [1.]а = а). В мертвых организмах происходит рацемизация: Чему равен возраст биологического объекта, в котором [О] / [Ц = Ь? Решите задачу в общем виде и для образца, содержащего аспарагиновую кислоту (1 = 1.48.10 ' лет, а = 0.07, Ь = 0.27).
21-6. Цис-глранс-изомеризация стильбена (1,2-дифенилэтилена) — обратимая реакция первого порядка. Рассчитайте константы скорости прямой и обратной реакций, используя следующие экспериментальные данные: Глава б. Химическая кинетики 21-8. Определите периоды полупревращения веществ в параллельных реакциях первого порядка [[А1о = а, [В1о = [03о = 0): В 1, 0 21-9. В параллельных реакциях первого порядка в 1г выход вещества В равен 53%„а время превращения А на 1/3 равно 40 с. Найдите lс~ и К,. 21-10. Реакция разложения вещества А может протекать параллельно по трем направлениям: А — 1 С Концентрации продуктов в смеси через 5 мии после начала реакции были равны: [В1 = 3.2 моль л ', [С1 = 1.8 моль л ', [О] = 4.0 моль л '.
Определите константы скорости й, — багз, если период полураспада вещества А равен 1О мин. 21-11. Реакция разложения вещества А может протекать параллельно по трем направлениям: А 2м А Концентрации продуктов в смеси через 1О мин после начала реакции были равны: [В] = 1.6 моль.л, [С1 = 3.6 моль.л, [О[ = 7.8 моль л Определите константы скорости Ф~ — Фи если период полураспада вещества А равен 8 мин. 21-12. Покажите, что при двух параллельных реакциях в А яз 0 Глава б. Химическая кинетика энергия активации суммарной реакции разложения А связана с энер- гиями активации отдельных стадий следующим образом: ! ! 2 2 /г! /!2 21-13.
В системе идут две параллельные газофазные реакции: А + В -+ — ь С (1!), А -+ (3 (/г!). Исходная смесь эквимолекулярна, начальное давление составляет 200 Торр. При практически полном превращении А при 227 'С рс = 10 Торр, а при 327 'С рс = 39 Торр. Найдите разность энергий активации этих реакций. 21-14. На одном графике нарисуйте зависимости концентрации вещества В от времени в системе последовательных реакций А — ь В -ь Р для двух случаев: 1) /г! ~~ 12 2) К! «/гь 21-15. Докажите, что максимальная концентрация промежуточного продукта в системе двух последовательных реакций первого порядка определяется только отношением констант скорости.
Найдите эту максимальную концентрацию в двух предельных случаях: 1)1 //г!» Н 2) Йг / /г! «1. 21-1б, Найдите зависимость концентрации вещества В от времени в системе ([А/о = а)! А — ю  — С (константы скорости обеих стадий одинаковы).
21-17. Реакция изотопного обмена протекает по механизму: А+В С+Р /! с начальными концентрациями [А)с = а, [В)с = Ь, [С1с = [Щ = О. Найдите зависимость концентраций веществ А и В от времени и периоды полураспада этих веществ. 21-18. Образец радиоактивного урана массой 100 г распадается по схеме: Ззр 23.5 мин ЗЗ 235 сут 239 (/ — - 9)чр — Ри (над стрелкой указаны периоды полураспада). Рассчитайте массы нептуния и плутония через: 1) 20 мин; 2) 20 суток после начала распада.
Глава а. Химическая кинетика Определите максимальную массу нептуния, которая может быль получена из данного образца урана. 21-19. Определите индукционный период для образования плутония (см. предыдущую задачу), если начальная масса урана — 1О г, а предел обнаружения плутония — 10 г. 21-20. Дана кинетическая схема: Решите кинетическое уравнение для этой схемы ([А)с = о, [В)а = = [С3е = 0) и найдите зависимость концентрации вещества А от времени. 21-21, Дана кинетическая схема: кг А — е В С.
кз Составьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([А)о = а, [В)о = [С)а = 0). При каких значениях констант скорости 1, — 1з концентрация промежуточного вещества В будет проходить через максимум? 21-22. Дана кинетическая схема: Составьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([А)е = а, [В]а = [С1а = 0). Когда достигается максимум концентрации промежуточного вещества В? 21-23.
Дана кинетическая схема: ь! ~2 А В С ьа Составьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([А)о = а, [В)о = [С]о = 0). 21-24. Кинетика обратимой реакции А В измерена при двух температурах. Получены следующие экспериментальные данные: 1) Т=20'С 0 1О 20 о д мин Содержание В в смеси, % 2.0 21.5 31.0 39.7 Глава б. Химичвсквякинвтика 2) Т=40 'С 0 3 9 ВВ 1, мин 2.0 27.! 45.2 50.7 Содержание В в смеси, % Рассчитайте: а) энергии активации прямой и обратной реакций; б) константы равновесия при двух температурах; в) тепловой эффект прямой реакции. 21-25.
В системе протекают две параллельные реакции: А + В -+ продукты (?гг), А + С -+ пРодУкты (/сг). Отношение Кг l Фг = 7. Начальные концентрации веществ В и С одинаковы. К моменту времени 1 прореагировало 50% вещества В. Какая часть вещества С прореагировала к этому моменту? 21-26. Константа скорости прямой реакции кис-лгранс-изомернзации бутена-2 при 417 'С равна 8.52 10 с . Константа равновесия при этой температуре равна 1.14.
В начальный момент времени присутствует только цис-изомер. Определите время, за которое прореагирует 30% бутена-2. 21-27. Константа скорости прямой реакции )4Н4ЯС)А! (14Нг)гСЯ при 25 'С равна 7.66 10 ' мин-'. Константа равновесия при этой температуре равна 1.30. В начальный момент времени присутствует только роданид аммония. Определите время, за которое прореагирует 40% исходного вещества. 21-28. Бензол не взаимодействует с водным раствором пероксида водорода, но при добавлении в раствор соли двухвалентного железа происходит окисление бензола с образованием фенола и небольших количеств дифенила.
Предложите трехстадийный цепной механизм образования фенола при окислении бензола, если известно, что ионы Ре ' в этом процессе окисляются до Ре(ОН) . Механизм должен включать стадии зарождения, развития и обрыва цепи. Какая из трех элементарных реакций характеризуется наибольшей константой скорости и почему? 21-29.
В газовой фазе при 60 'С протекает реакция по следующему ме- ханизму: !4~ = 11.10 с ' Вг=4.010 с ' 14=2.210 с ' А В В А. Начальные давления веществ А, В и С равны 4.00.10 Па, ! 33 1О Па и 0.64.10 Па соответственно. Во сколько раз уменьшится давление вещества А после окончания реакций? Во сколько раз в конечной смеси вещества С будет больше, чем вещества В, если исход- Гя а в а б. Химическая кинетика ную смесь нагреть до 100 'С (известно, что энергия активации второй реакции на 20 кДж моль ' больше, чем энергия активации третьей реакции)? 21-30.
Для описания некоторых химических и бйологических колеба- тельных систем используют механизм Лотки — Вольтерры: А + Х -ь 2Х (Кс), Х + У вЂ” + 2У (/сз), т -э В ()сз), где Х и У вЂ” интермедиаты. Вещество А добавляется в систему, а веще- ство В выводится из нее с постоянной скоростью и. Составьте систему кинетических уравнений для этой модели и численно решите ее прн значениях параметров: 1 =ОО1, 1А1а = 5 lсз = 0.03, [Х1зо = (У)сс = 0 5, 1з = 0 04 (в) =о. и = 0.1, Постройте графики зависимости концентраций всех веществ от времени и составьте фазовый портрет системы (зависимость (Х) от (У1). 21-31.
Рассмотрим механизм радикальной полимеризации: М+М-+Мз, Мз+ М -+ Мз, М„с + М вЂ” ь М„. Составьте и решите систему кинетических уравнений для этого механизма, предполагая, что мономер М находится в большом избытке и его концентрацию можно считать постоянной, а константы скорости всех реакций одинаковы. Найдите время, при котором концентрация с-го продукта достигает максимума. ф 22. Приближенные методы химической кинетики Для большинства сложных реакций, включающих несколько элементарных стадий, кинетические уравнения обычно настолько сложны, что нх можно точно решить только численным интегрированием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
