И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 75
Текст из файла (страница 75)
ст. и Ю 515 К, где протекает цепная реак- ция. Рассчитайте константу скором лпп лгп лез бал гк сти гибели атомов Н, если эффек- тивность захвата атомов Н кварцем Рне. 4В. Область воспламенениЯ пРн составляет фн=) 3.10-з Диаметр различном еолержзннн Оз: Нз 2 40, 10-з Оз 298.10-з 2!. Определите энергию поглощенного света ! кДж/моль при протекании фотохимической реакции Вг, + С,Н„- С,Н„Вг + НВг, если за время освещения прореагировал 1 моль Вг,.
Длина волны монохроматического света 470 нм. Квантовый выход Т = 1. 22. Определите энергию поглощенного света 1 кДж/моль при йе протекании фотохимической реакции СН,СООН вЂ” СН, + СО„если за время освещения прореагировал 1 моль уксусной кислоты. Длина волны монохроматического света 230 нм. Квантовый выход Т = 0,5. 23. Определите, пользуясь справочными данными (М.), энергию поглощенного монохроматического света при разложении 1 моль ан СН,СОСН, по уравнению реакции СНзСОСН,— С,Н, + СО, протекающей в газовой фазе при 333 К.
24. Какой коэффициент поглощения имеет 0,25 М раствор с поглощающим слоем 1О см и пропусканием 90 %? 25. Сколько лучистой энергии необходимо, чтобы А/л молекул ацетона возбудить светом с длиной волны 253,7 нм? Сравнимо ли это количество с энергией связи С = С? 26, При облучении паров Н1 УФ-светом с длиной волны 207 нм образуются Н, и 1,.
При энергии излучения 1 Дж распадается 0,00044г Н1, Определите квантовый выход. 27. В реакционном сосуде вместимостью! л находятся водород Н, (парциальное давление '/, атм) и С1, (парциальное давление '/, атм). Эта газовая смесь облучается при комнатной температуре светом с длиной волны 400 нм. При этом поглощается 6,28 Дж энергии и давление увеличивается на 9013 атм. Каков квантовый выход? 28. Натриевая лампа (1000 Вт) излучает большую часть энергии при длине волны 589 нм (Р-линия).
Как долго следует облучать пробу из А/л/1000 молекул этой лампой, с тем чтобы по крайней мере половина молекул прореагировала ? посредством термического воздействия. Предполагая, что реакция продолжения цепи идет через две элементарные стадии, а гибель цепи происходит на одном из участвующих в процессе свободном радикале, запишите: Ц схему предполагаемого механизма цепной реакции; 2) стехиометрическое уравнение цепной реакции с использованием значения длины цепи т; 3) кинетическое уравнение для изучаемой реакции на основании предложенного механизма.
Покажите, что в зависимости от природы свободного радикала, на котором происходит гибель цепи, реакция описывается различными кинетическими уравнениями; 4) какое Количество молекул А, расходуется и какое количество молекул В, образуется в цепи, если длина цепи т (см. табл, на с. 431). ГЛАВА ХХЧ! ДИФФУЗИЯ. КИНЕТИКА ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ Основные уравнения и символы [К., с. 681 — 684; Г., т. 2, с.
295, 2961 Процесс диффузии описывается уравнениями Фика. Дифференциальные формы 1-го уравнения г(п дс — = —  — 8, (ХХЧ!. 1,' дг дх 2-го уравнения l дс ! „!Ус'~ — !=В [, дг /х (,дхо/г (ХХЧ!.2) где ([и — количество вещества, проходящее за время б! через площадь поверхности 5, мольс (бс)бх) (пга([ с) — градиент концентрации, Градиент концентрации зависит от концентрации [бс)([х =- Г (с)). При стационарном потоке дс сиои сиох — = сепо! дх Лх (дс)д()и — изменение концентрации диффунднрующего вещества в данной точке системы от времени; !х — коэффициент диффузии;  — В е — лцлг (ХХЧ).З) где Г)о — константа; Е, — энергия активации диффузии.
Уравнения Фика в интегральных формах имеют вид: 1-е уравнение для стационарного потока и Лс 7(( >= — = —  — Х! (ХХЧ!.4) г ьх 432 Тогда со .,ГВ ~Г (х=о! = — ~/ у„- ~Г (ххч(.6) Если диффузия в полубесконечном (полуограничениом) теле (х изме- няется от О до -;- ео), то решение приобретает вид: (ХХЧ1,7) (ХХЧ1.8) с=со (! — ег12), 2 со ог В и ог (о=о!=: где ег1 2 — гауссовский интеграл ошибок. Значение ег( 2 приводится в справочниках как функция значения 2: х г= —.
(ХХЧ1.9) 2 УВг Некоторые предельные значения 2 и соответствующие им значения ег1 2: О >28 (07 ег1 Е . . . О ! 2 Уравнения (Х)(Ч!.5) — (ХХУ!.8) применимы при условии ! > 6,6[ГВ(, (ХХЧ). 16) где ! = х,„— толщина слоя вещества, в котором происходит диффузия; 5,6 УВГ=В (ХХЧ(.(О ) Š— расстояние, на которое за время 1 продвигается фронт диффузии Коэффициент диффузии можно выразить через коэффициент трения по уравнению Стокса — Эйнштейна гг г гЧ 6 (ххч). ! П где Ч вЂ” коэффициент вязкости; г — радиус диффундирующих частиц, имеющих сферическую форму. Скорость растворения при постоянном перемешивании описывается уравнением Фика, дифференциальная форма которого имеет вид до Во — = — (со — с), (ХХЧ1.
12) 2-е уравнение для нестационарного потока, если диффузия в бесконечно-протяженном теле (х изменяется от — оо до + оо), имеет решение со и=. — ! ! — ег1 х). 2 (ХХЧ1,5) где гх — коэффициент диффузии растворяющегося вещества; В— площадь поверхности растворяющегося вещества; )г — объем растворителя; 6 — толщина прнповерхностного слоя; с, — концентрация насыщенного раствора, моль>л; с — концентрация раствора; РВ/!16 = >врасти. (ХХУ!.!3) Если с — — сопз(, то процесс растворения становится стационарным, при этом (с, — с)/6 = — сопз! и интегральная форма уравнения (ХХЪ!. 12) принимает вид Лл=РВ!>16 (са — с) Г, (ХХЧЕ >4) где Лп — количество вещества, растворившееся за время 1.
Если при растворении концентрации с меняется, то 2,3 са — с, га — г, со — с, Для скорости гетерогенной мономолекулярной реакции типа (ХХЧ!. 15) Ага+ В!гаа иаи таиаиоста> раствор (скорость перемешивания постоянна) эффективная константа скорости еа = 6йг(е+ 6), (ХХУ!.16) б — расстояние, на ко!орое переносится реагент. Для реакции, протекающей в диффузионной области (йа =- !)), кинетические уравнения принимают вид; дифференциальная форма г>л — — =63 (с — со) Ж (ХХЧ! 18) где с, с, — концентрации реагента В в объеме раствора н у поверхности реагента А соответственно.
При со = 0 4с  — — = — 6 — с; ш >г интегральная форма РБ 23 сг л=- — = 1я— 6 >I >а — 11 са (ХХУ1.20) Для реакций типа А(„> + В(„> — -- АВ(„>, когда слой пРодУкта реакции АВ пористый и не затрудняет контакта исходных веществ А и В и реакция протекает в кинетической области, порядок может 434 где й — константа скорости собственно химической реакции первого порядка; р — константа скорости диффузии (скорость переноса веще- ства в зону реакции на единицу площади поверхности), 6 = Р>6, быть нулевым, первым, вторым и дробным.
Для реакций нулевого по- рядка кинетическое уравнение в интегральной форме имеет вид (ХХЧЕ2П где Лгп — приращение массы исходного реагента А за счет образования на нем слоя АВ; 5 — реакционная площадь поверхности, В = сопз(; й — константа скорости. Если контакт реагентов А и В осуществляется через плотный слой АВ, реакция, как правило, лимитируегся диффузией, тогда кинетическое уравнение в интегральной форме является уравнением параболы: (ХХЧ1.22) где й" — константа скорости, которая пропорциональна коэффициенту диффузии О реагента А или В через слой конечного продукта АВ. Скорость испарения описывается уравнением Р >исп = >12яМГгг (ХХЧ(.23) ГДЕ с„,п — ЧИСЛО МОЛЕЙ жИДКОСтИ, ИСПаРИВШИХСЯ В ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ с единицы площади поверхности (скорость испарения); Рз — давление насыщенного пара.
ЗАДАЧИ С РЕШЕНИЯМИ Затем вычисляем время по уравнению х — х 0,01 Х= — )г'Г = — —. ; 1=9,6ч. 2 7РГ 72 рР 0,6 2 )12 ° 10-а Проверяем надежность полученных результатов и применимость урав нения (ХХЧ!.5). Для этого подставляем найденные величины в уравнение (ХХЧ!.!0): 0,5) 5,6 $12 1О а 9,6 3600 ~ 0,046. 1. Образец сплава металла А и В длиной 0,5 см и образец металла В длиной 0,5 см спаяны друг с другом. Определите время, за которое в результате диффузии А из сплава в чистый слиток В на расстоянии от спая 0,0! и 0,2 см установится относительная концентрация А (сл>с ), равная 0,2, и !х — -- сопз! =- 2 !О а сма>с.
Р е ш е н и е. Для определения времени диффузии используем уравнения Фина (ХХЧ!.5) и (ХХЧ!.9). Вначале вычисляем ! для х = 0,0! см, предварительно определив Е по уравнению с(с„='Г~(1 — ег1Е); 0,2='1~(1 — ег(Х); ег(Х=-0,6 3. Условия применимости уравнения (ХХН1.5) выполняются, так как 1(х л):» 5,6~0(. Повторяем расчет и вычисляем г для х =- 0,2 см: 0,2 2=0,6= '; 1=3875 ч. 2Т/2 10-в Проверяем применимость уравнения (ХХУ1.5) для х = 0,2 см: 0 5 ~ 5 6 г'2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
