И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Метилэтилацеталь в этой реакции является промежуточным продуктом, соляная кислота служит катализатором. Хроматографическнм анализом установлено, что прямая и обратная реакции каждой стадии имеют первый порядок по ацеталю и по кислоте и не зависят от концентрации спирта. Результаты анализа стадии 1 при Т =-=- 298 К и концентрации НС] = — 17,3 10 ' моль)л приведены ниже: 0 1О 20 30 40 50 60 со 17,7 9,74 6,3 4,77 4,16 3,66 3,72 3,65 Ь вЂ” высота хроматографического пика, пропорциональная концентрации Оц — Е( — Ас. Определите эффективную константу скорости этой реакции (й< „~ = = /гг + й,).
Эффективная константа скорости стадии 2 (Фе,в) при тех же условиях равна 1,07 1О ' мин-'. На основании этих данных рассчитайте максимальную концентрацию Ме — Е1 — Ас и время ее достижения. Исходное содержание вещества Рп — Е[ — Ас в пробе 0,03 г. Решение: 23 х« Ь =Ь«+Ь «= — '18 ''0 2 ' 1 х,— х 2,3 17,7 — 3,65 2,3 14,05 !О 9,74 — 3,65 10 6,09 С мни !09 214 1!60 2,3 14,05 2,3 14,05 40 4,16 — 3,65 40 0,51 (а †) 100, моль/л 35,3 35,1 32,0 25,5 18,9 29,4 оа,? 86,1 69,3 96,6 67,2 2,3 14,05 2,3 14,05 60 3,75 — 3,65 60 0,16 Решение: — = 0,12о8; Ь!, 1,07.!0-$ = Ь, .0 8,З4 10- 28 24 мнн 7,27 10-0 10 (Ь«/Ь«) 1и 0,128 вх — Ь Ь! (! 07 8 34) !О 0,2031020 2,000?251 — 0 072 0,8?2 378 2,3 Ь~ — Ь 2,3 Ьо — Л вЂ” — 18 ' — !8 Ь вЂ” Л вЂ” Ь+5! ! Ь! — Л 2,3 !7,7 — 3,65 2,3 14,05 Ф«, «0 = — !д ' 18 ' 0,0834 мнн-«; 20 63 — 365 20 265 2,3 14,05 2,3 !4,05 00,  — ' 18 ' — ' 18 ' — 0,0843 мнн-', 30 4,77 — 3,65 30 1,!2 2,3 14,05 2,3 14,05 Ьв, «Ф- 1К вЂ” ' 16 ' — 0,084 мнн-«; 50 3,86 — 3,65 50 0,21 0,0835+ О, 0834+ О, 0843-1- О, 0829-1- О, 084+ О, 0824 А, мв.
=0,0834 мнн ', 1, мв. 00 6 «1о«1о« « — ! «-1 1ме — в! — /(е! „=(в1 „= — 10 ' ' — е' '/= О,ио!оО,120 Го а,120 ) о оз, О.120-1,-О.!2В-1 /= 1 — О, 128 О 03 — (е 0 00120 е 2 ° вв?в)=0,03 ' =0,0222 г. 6. Гндролнз метнлгалогенндов в водных щелочных растворах протекает одновременно с водой по мономолекулярному, а с ионами — по бнмолекулярному механизмам в соответствии со схемой: СН«С1+Н О вЂ” '+СН ОН+ Не+С!- !и — «1 СН С1 1 ОН-.
'. СН«(1Н+С1 (а-«! 10 — «! Напишите днфференцнальное уравнение гндролнза метнлхлорнда. Рассчитайте степень превращения СН,С! через 65 мнн от начала реакции, а также количество СНвС1 (в % мольн. от исходного колнчества), претерпевшее превращение за счет взаимодействия с ОН . Для решения используйте следующие экспериментальные данные: Тоо — — 333,05 К; Ь«=2,16 10 ° с-1; 02=4,88 1О «с-' (моль/л)-'. (Ь вЂ” х) !О', моль/л !02,5 ! 102,3 ( 99,2 <1 х 1) — =Ь«(а — х)+л, (а — х) (Ь вЂ” х); 41 2) а=35,3'10-0 моль/л; а — х=29,4 !О-«; 35,3 !О-' †=29,4 10-' .«=35,3 10-' — 29,4 10-'= 5,9.10-' моль/л. Степень превращения СН,С! х 5,9 !0-0 — =0,166, т.
е, 16,60/0. а 35 3.!0-« 3) Если бы имела место только первая реакция, то й, =- О, йв = -ы. !п —; а — х=ае а — х' 35,3 1О-' — х=35,3.10-«е-в,ш.!о '.оооо; 35,3 1О-в — х=зб,а 10-ее в 424''0 35,3.10-«вЂ «=35,3 10 « 0,9916; х, =35,3 10-0 — 3,5-10-0=0,3.!0-0=3.10-« моль/л; а — х= 35,3 10-0 — 0,3 10-2=35 10 в моль/л. Столько молей осталось бы непрореагнровавшнмн через 65 мнн, если бы шла только первая реакция. Из экспериментальных данных видно, что во второй реакции про- реагировало х, = 35 ]О ' — 29,4 ]О-' = 5,6 [О-' моль/л, или 5,6.10- 100= 0,159, 35,3 10-3 т, е. во второй реакции реагирует ]5,9 % от исходного количества, а всего через 65 мин прореагирует [6,6 % вещества. 7.
Равновесие реакции Н,О + — Н+ + ОН релаксирует за 37 мкс при 298 К. Найдите константы скорости прямой и обратной реакций. Р е ш е н и е. Находим выражение для времени релаксации* т, зная й! (прямая реакция первого порядка) и й , (обратная реакция второго порядка): Фг Нзо+ Не+ОН- й, Скорость изменения концентрации Н,О д[нзо] дГ = — й; [Н,О],+й, [Н+[, [ОН-],, где [НзО]„4Н+], и [ОН 1, — концентрации Н,О, Н+ и ОН- при равновесии. Если система находится в равновесии, то 4[НО] дг =0 и й[ [НзО)е= й' 1 [Не)е [ОН ]е.
(1! При изменении состояния системы (например, повышение температуры) константы скоростей изменяются. Новые равновесные условия определяются следующим образом: (2) йг [Нзо)е=й, [Н+)е [ОН )е. Обозначим отклонение [Н,О) от нового положения равновесия через х, тогда ! Нзо]! = х1+ [НзО]е. При ! = 0 (сразу же после изменения условий) [Н,О] = [Н,О1„ следовательно, концентрация Н,О изменяется следующим образом: д [Нз0174 Г=дх7д != — й г (х1+[Нзо)е)+й — г ( х1+[В]е! ( — *!+[С)е) Считая отклонение от равновесия очень малым, пренебрегаем х, и, учитывая уравнение (2), получаем дх — = — йг х! — й г х! ([Н+]+ [ОН ) дГ * Время релаксации (т! — зто время возврзщеяия свстемы к состоянию рзвиовесия после смещения рзвяовесия под действием некоторого внешнего воздействвя (изпример, измевеиие температуры).
Это время, в течеяие которого кояцеятрвция изменяется в е рзз. или после разделения переменных и интегрирования имеем: """Р! й,+й,([Н ],+[ОН-).) или 1 х! =хе ехр ~ — — ), где — =яг+я г ([Н+]е+ [ОН-]е). г 7 т Константа равновесия реакции равна К= [Н+) [ОН-) = 1 0.10-ге/55 5 = 1 8.10-гь НО При равновесии й,1Н,О], = й, [Н+1, [ОН ]„и поэтому йг = Й,К (моль/дмз). Отсюда 1/т=й г (К+[Н+]е+ [ОН ]е) =й-г(К+ УКм+ Кв) =2 1О ей-ь Поэтому й ~= 1/(37 1О-е) 2.10-г — 1 4.!ом моль-цдме.с-к Из этого следует, что йг — 1 4.10ы.1 8.10-гв 2 4,!0-зс-г ЗАДАЧИ [.
Превращение роданида аммония ]ч]НеСЮ в тиомочевину (ХНз)зС5 — обратимая мономолекулярная реакция, Рассчитайте константу скорости прямой и обратной реакций при 425 К, используя следующие данные: 1, мии .. 0 5 12 19 28 38 48 60 78 80 ео (5[Н,! НС3, % . . . .. 2,0 3,8 6,2 6,1 8,2 10,4 12,3 13,5 14,5 21,2 21,2 50 100 160 290 ' ео 40,40 37„75 35,10 31,09 24,28 г,мии...
0 У, мл... 43,52 Вычислите константы образования й, и разложения й, этилформиата в этом растворе и константу равновесия обратимой реакции К, если концентрации воды, этанола и НС! постоянны. 381 При достижении состояния равновесия 2],2 % родаиида аммония превращается в тиомочевину. 2. При смешении раствор содержал 73,2 % этилового спирта, 0,677 моль НСООН и 0,0261 % НС! (вода не учитывается). Для исследования кинетики реакции образования этилформиата прн 298 К отбирали в различное время пробы объемом 5 мл и оттитровывали Ва(ОН),. Результаты титрования: С,Н,+НС)+НС(о — ~ -[ С)С,Н,ОН 1-НС) (1) (2) яаваав еянте озава оамза 3,695 0,532 [НС)О)в )Оз, моль/л [НСЦ 10а, моль/л 8,675 0,612 а, аз А +В; А — зС 57 53 сиз — с — снз снз сн "сн,-сн, снз "1 сн, н,с сн, †, или А+В-АВ С+ — [43 3. Образование этилового эфира муравьиной кислоты при 303 К протекает по уравнению реакции первого порядка о о НС+Сзнвов~н О-1-НС ОН о — сн, Были получены следующие результаты: мнн, .
. . . 0 1700 10000 14000 20000 40000 " Объем кислоты а данный момент, смз . . . , . 29,44 28,59 24,77 23,05 21,28 16,80 Концентрацию кислоты определяли титрованием. Константа обратной реакции /т т = 1,15 10-' мин-'. Концентрация продукта прямой реакции в начальный момент равна О. Определите константу прямой реакции. 4. При 300 К протекает реакция по уравнению СНз С=СН СООСяНз >Сна С СНз СООСеНз ! ОН О Получены следующие результаты: С мнн . . . .
. 0 4,25 6,50 9,17 12.0 14,17 Коэффициент преломлення системы . . . . . 1,4450 1,4440 1,4430 1,4420 1,4410 1,4400 Енольная форма, %...... 88 84 80 76,3 72,5 69 1, мнн..... 17,5 20,83 24,25 27,5 31,5 ее Коэффнняент преломления системы..... 1 4390 1,4380 1,4370 1,4370 1,4360 1,4230 Енольная форма, 3[з,...,, 65 61 49 2 Покажите, что превращение енольной формы в кетонную представляет собой обратимую мономолекулярную реакцию. Вычислите константы скоростей прямой и обратной реакций. НвСвНзС СНз ~.Г Снзсьивй(СНЗ)з + СНз( Х вЂ” СН СН, 5.
Для реакции между метилиодидом и раствором диметилпаратолуидина в иитробензоле получены следующие данные: А мнн...,, 10,2 26,5 36,0 78,0 х/св . ° ° ° 0,175 0,343 0,402 0,523 Константа равновесия реакции равна 69,8. Начальные концентрации обоих реагентов равны 0,05 моль/л, продукт в процессе реакции отводится. Определите кинетическое уравнение, описывающее кинетическую кривую, и рассчитайте константу скорости реакции. б, Реакции при температуре Т протекают параллельно. Зтилен взят в избытке, Вычислите константу скорости каждой реакции. Концентрации (моль/л) исходных веществ в одном из опытов изменялись следующим образом: 7.
Реакция термического крекинга нефти относится к консекутивной реакции, причем бензин является промежуточным продуктом, распадающимся на газообразные вещества, Определите максимальную концентрацию бензина и время ее достижения при крекинге 1 т нефри, если при 673 К константа образования бензина /тт = 0,283 ч-', а константа распада бензина й, = 0,102 ч-'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
