Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова (1154110), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Энергия активации реакции разложения перекиси водорода 2Н2О2 ® 2Н2О + О2 в присутствии ферментаГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА267каталазы уменьшается на 63 кДж. Определите, как приэтом изменяется скорость этой реакции при T 298 К?5.11. Изотоп 210Ро имеет период полураспада t1/2 == 138 суток. Рассчитайте константу скорости распада ивремя, в течение которого активность изотопа уменьшится на 30%. Реакции радиоактивного распада описываются кинетическим уравнением первого порядка.5.12. Как изменилась энергия активации процесса разложения перекиси водорода 2Н2О2 ® 2Н2О + О2 в присутствии платинового катализатора, если скорость реакцииувеличилась в 106 раз при 298 К?5.13. За три дня активность изотопа 131I уменьшиласьна 23%. Определите константу скорости распада, периодполураспада и время, в течение которого распадается 75%исходного количества изотопа. Реакции радиоактивногораспада описываются кинетическим уравнением первогопорядка.5.14.
Известно, что1 константа скорости прямой реакции при 298 К равна 1k 2 4,51 3 1013 , а константа скоростиобратной реакции — k 2 1,32 3 1015. Определите изменениестандартной энергии Гиббса реакции при 298 К.5.15. При некоторой температуре Т и начальных концентрациях реагентов сН2 1 сI2 1 0,05 моль/л скорость реакции H2 + I2 ® 2HI равна 4,99×10–5 моль/л×с. Определитеконстанту скорости и время, в течение которого концентрация реагентов уменьшится в 5 раз.5.16. Определите скорость химической реакции A ++ B ® С в момент времени t1/2, когда прореагировала половина исходного вещества А, если начальные концентрации веществ с0А = с0В = 0,4 моль×л–1, а константа скорости 4,3×10–4 л×моль–1×c–1.
Рассчитайте время полупревращения t1/2.5.17. Для реакции первого порядка N2O5 ® 2NO2 + 1/2O2найдите энергию активации и предэкспоненциальный множитель, если известны константы скорости при двух температурах: k1 = 3,46×10–5 с–1 при T = 298 К и k2 = 1,5×10–3 с–1при T = 328 К.5.18. Квантовый выход фотохимической реакции:2[Fe(C2 O4 )3 ]31 3 2Fe22 2 5C2 O241 2 2CO2 равен 0,01 при об268ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИлучении красным светом с длиной волны l = 700 нм.
Определите объем выделившегося углекислого газа (условиясчитать нормальными), если полная энергия, поглощенная оксалатным комплексом Fe3+, равна 374 кДж.5.19. Рассчитайте константу скорости и определитепорядок реакции образования фосгена СО + Cl2 ® СОCl2 наосновании зависимости общего давления в системе от времени протекания процесса при T = 300 К. Для проведенияреакции использовали равные концентрации реагентов.112345212312412512112312673216784216792167952167825.20. Для проведения фотолиза 5 молей вещества потребовалось 2030 кДж энергии.
Определите длину волныизлучения, с помощью которого можно провести даннуюреакцию, если квантовый выход реакции равен единице.5.21. При температуре T определена зависимость времени полупревращения эфира от его начальной концентрации с0:1123112343563437389314213456751135313Определите константу скорости и порядок реакции:СН3СООС2Н5 + NaОH ® СН3СООNa + С2Н5ОH.
Начальныеконцентрации щелочи и эфира равны.5.22. Элементарная реакция 3А ® В + С завершаетсяна 50% в течение 48 мин, если начальная концентрациявещества А равна 0,3 моль/л. Какой должна быть начальная концентрация вещества А, чтобы время полупревращения сократилось до 6 мин при той же температуре?МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ5.1. Запишите кинетическое уравнение, определитепорядок элементарной односторонней реакции и размерность константы ее скорости.5.2. Используя значения u0 (начальная скорость реакции при T1) и с0А (начальная концентрация вещества А),определите константу скорости и период полупревращения при T1 (табл. 5.1).11294956721682862562162167286125692162562865256286216286928932124283212422228273212842832124228221242282283212423212422822273212422221242222827321242321242222828321284222321284273212422222832124222969128272229222215211218217212122182822828927272219218278212121522391911494956125682562561256925672562565825625612562567256256592562219429168215122162151326721513296782151326921513286812151326982151327658215132762151328611215142162151326215122621513268721513216882151421234567895667899591282212158222879215727287121728215129235949728828217288282128277212712882182121233599282272292212992272228292269191 2 3 4 5 6 2 7897ГЛАВА 5.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА2691122211384312383138388311383383138343394624531363738937335313637393431363739373385313463453138637393853138637393733531346385313637393733453138637393733853136373893733531386373934531363738935313637393733853136373937335313863739373312345647842123131313838138838438383823838383431332343323133834332338343232122313433382383383313312143221344214341214382183112143421432132143214321313343114224214311218382143182183212218338132338318382333143823238383741383713823713837131371238371323748318371333521323313233832321333233433262121 2 3 4 3 5 6 7 8 9 7 53522270ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА2715.3. Определите промежуток времени t, в течение которого концентрация продукта реакции B достигнет значения ctB при T1. Рассчитайте скорость реакции в моментвремени t и сравните ее с начальной скоростью. Сделайтевывод о влиянии концентрации реагента на величину скорости реакции.5.4.
Используя значение энергии активации реакцииЕа, определите предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса. Во сколько раз изменится скорость реакции при повышении или понижении энергии активации на величину DЕа при T1? Сделайте вывод о влиянииэнергии активации на величину скорости реакции.5.5. Определите константу скорости реакции при T2.Рассчитайте, во сколько раз изменится начальная скорость реакции при повышении температуры от T1 до T2.Сделайте вывод о влиянии температуры на величину скорости реакции.ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯК ГЛАВЕ 55.1.
Увеличится в 2 раза. 5.2. a = 3, b = 2, c = 1, d = 4.25.3. 1H2S 2 1SO2 . 5.4. 1 2 kCCl3 CF2 , n = 2 + 1 = 3. 5.5. n = 3,2O[k] = л2×моль–2×с–1. 5.6. 1 2 kCА2 . 5.7. Увеличится в 4 раза;нет. 5.8. k = 5,34×10–6 л×моль–1×с–1; u = 1,73×10–5 моль×л–1×с–1.5.9. 1О3 22k3k1cО2 3k2 сО2 3 k3 cО3. 5.10. Увеличится в 1011 раз. 5.11. k == 5×10–3 сут–1, t = 71 сут. 5.12. 34 кДж. 5.13. k = 8,66×10–2сут–1, t1/2 = 8 сут, t = 16 сут. 5.14. 14,45 кДж. 5.15.
k == 19,95×10–3 л×моль–1×с–1, t1/2 = 66,8 мин. 5.16. u = 1,72×10–5моль×л–1×с–1; t1/2 = 97 мин. 5.17. Еа = 102 кДж, k0 == 2,86×1013 с–1. 5.18. V = 0,5 л. 5.19. k = 0,003 л×моль–1×с–1;n = 2. 5.20. l = 295 нм. 5.21. n = 2; k = 5,56 л×моль–1×с–1.5.22. с0А = 0,85 моль/л.ГЛАВА 6РАСТВОРЫ6.1.ОБЩИЕ ПОНЯТИЯРастворы — это гомогенные многокомпонентные системы, состав которых может в некоторых пределах непрерывно меняться без скачкообразного изменения свойств.Окружающий нас мир во многом состоит из растворов.Атмосферу, Мировой океан, многие минералы можно рассматривать как композиции растворов. Истинные раст2воры содержат атомы, молекулы, ионы, размеры которыхобычно не превышают 5×10–9 м (5 нм).
Различают газовые,жидкие и твердые растворы. Все компоненты растворовтермодинамически равноценны. Условно их обычно делятна растворенные вещества и растворитель, который неменяет своего фазового состояния при образовании раствора и концентрация которого выше, чем других компонентов.Газовые растворы, или газовые смеси. В газообразномсостоянии частицы слабо взаимодействуют друг с другом,поэтому газовый раствор при обычном давлении можносчитать смесью компонентов.
Примером газового раствора служит воздух, состоящий из азота, кислорода, диоксида углерода, паров воды и других газов. Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давленийкомпонентов. При невысоких давлениях газы смешиваются друг с другом в любых соотношениях.Твердые растворы. Твердые растворы — это фазы переменного состава, в которых атомы различных элеменГЛАВА 6. РАСТВОРЫ273тов расположены в общей кристаллической решетке. Кристаллические тела способны образовывать твердые растворы в большинстве случаев с узкими пределами концентраций растворяющегося компонента.
Однако известнысистемы с полной взаимной растворимостью, напримерСu–Ag и Ag–Au.Различают твердые растворы замещения и внедрения.В твердых растворах замещения частицы растворяющегося компонента (атомы, ионы, молекулы) замещают вузлах решетки частицы основного компонента. Растворызамещения образуются, когда размеры частиц примерноодинаковы и кристаллические решетки однотипны, в томчисле и по характеру химической связи. Если частицыкомпонентов существенно различаются по размерам, топроисходит внедрение частиц одного компонента в междоузлия решетки другого компонента и образуется твердый раствор внедрения.
Примерами твердых раствороввнедрения могут служить растворы водорода, азота, кислорода и других неметаллов в металлах.Жидкие растворы. К жидким растворам относят растворы газов, жидкостей и твердых веществ в жидких растворителях. В зависимости от природы растворителя различают водные и неводные растворы.По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворенного вещества на ионы различают ра2створы электролитов и растворы неэлектролитов.Многие химические реакции, в том числе технически ижизненно важные, протекают в жидких растворах. Свойства таких растворов, особенно водных, являются наиболееизученными и будут рассмотрены подробнее ниже.6.2.КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВКонцентрацией называют отношение количества илимассы вещества, содержащегося в растворе, к объему илимассе раствора или растворителя.
Наиболее распространены следующие способы выражения концентрации растворов:274ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ· молярная концентрация, сВ — отношение числа молей вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора, [моль/м3], [моль/л];· молярная концентрация эквивалента (нормальнаяконцентрация), сэк — отношение числа молей эквивалентов вещества, содержащегося в растворе, к объемуэтого раствора, [моль/м3], [моль/л];· моляльность, сm — отношение числа молей растворенного вещества к массе растворителя, [моль/кг];· молярная доля вещества, хВ — отношение числа молей одного из компонентов раствора к сумме молей всехкомпонентов раствора, может быть выражена в доляхединицы (хВ), в процентах (%), промилле () и в миллионных долях (млн–1), или ppm;· титр раствора, TB — отношение массы растворенноговещества (в граммах) к объему раствора (в мл), [г/мл];· массовая доля вещества, wB — отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, можетбыть выражена в долях единицы, процентах, промилле и миллионных долях.Все виды концентраций взаимосвязаны (задачи 6.1, 6.2).6.3.ОБЩИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВОбщими являются свойства растворов, которые зависят от концентрации и практически не зависят от природы растворенных веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
