2.1. Зависимость константы скорости от температуры.
2.1.1.
У р а в н е н и е А р р е н и у с а.
Скорость химических реакций обычно
сильно зависит от температуры. Так, по
правилу Вант - Гоффа для реакций в
растворах при повышении температуры
на десять градусов скорость увеличивается
в 2-3 раза. Математически зависимость
константы скорости от температуры
выражается экспоненциальным уравнением
Аррениуса k
= Аexp(-
),
(2.1)
параметры которого называются: А - предэкспонентом, Е - энергией активации.
В логарифмической форме уравнение Аррениуса принимает линейную форму от обратной температуры
ln
k
= ln
B
−
,
(2.2)
или в дифференциальном виде
.
(2.3)
Параметры
уравнения Аррениуса определяются
экспериментально при изучении
температурной зависимости константы
скорости. Если имеются значения константы
скорости при двух температурах, то
энергия активации рассчитывается по
формуле
(2.4)
При большем количестве опытных точек, строят график зависимости lnk = f(1/T), угловой коэффициент наклона которого равен -Е/R в соответствии с уравнением (2.2). Так как температурный интервал экспериментальных данных обычно не превышает нескольких десятков градусов, графическое определение предэкспонента А затруднено из-за необходимости далекой экстраполяции. Поэтому величину А рассчитывают аналитически из уравнения 2.1, используя экспериментальные значения k при разных температурах и найденное значение энергии активации.
П р и м е р 2.1.1
Для реакции йодистого этила с алкоголятом натрия в этиловом спирте
CH3I + C2H5O- = CH3OC2H5 + I-
найдены следующие значения константы скорости второго порядка
t, 0C |
0 |
6 |
12 |
18 |
24 |
k105, л/(молс) |
5,00 |
11,8 |
24,5 |
48,8 |
100 |
Определить энергию активации реакции и предэкспоненциальный член уравнения Аррениуса, рассчитать константу скорости при 15 о С.
Решение. Рассчитаем необходимые для построения графика 2.2 величины
T, K |
273 |
279 |
285 |
291 |
297 |
T-1103, К- 1 |
3,663 |
3,584 |
3,508 |
3,436 |
3,367 |
ln k |
1,609 |
2,468 |
3,199 |
3,888 |
4,605 |
(Обращаем Ваше внимание на то, что при расчете величин 1/T нужна учитывать третий знак после запятой, так как область изменения аргумента составляет всего 0,3 единицы и в противном случае точность определения искомой величины не будет соответствовать точности экспериментальных данных)
Построим график ln k - 1/T и найдем угловой коэффициент его наклона (рис. 2.1)
ln k
Рис. 2.1. Зависимость логарифма константы скорости реакции от обратной температуры.
tg = -9,74 + 7,237/(3,65 - 3,4) 10-3 = -10,02 103 К, такое же значение коэффициента при аргументе в регрессионном уравнении.
E = - R tg = 8,314 Дж/(мольК) 10,02103 К = 83306 Дж/моль = = 83,3 кДж/моль.
Для расчета предэкспонента используем значение k при 24оС (точка хорошо лежит на графике)
lnА = ln k + E/RT = - 6,905 + 10020/297 = - 6,905+33737 =26,83.
Можно использовать также значение свободного члена в регрессионном уравнении. Отсюда А = 4, 50 1011 л/(мольс)
Используя найденные параметры уравнения Аррениуса можно определить константу скорости данной реакции при любой температуре в рабочем интервале, например при 15оС
k15 =4,501011exp[-83300/(8,314288)]= 4,50 1011 7,786 10-16 =
=35,0.10-5 л/(моль.с) или так
ln (k15/k24) = E(T2 -T1) /R T2 T1 = 83300 (- 9)/ (8,314 288 297 ) = - 1,054
k15/k24 = 0,349 k15 = 0,349 10-3 = 3,49 10-4 л/(мольс)
Вариант 1,
Константа скорости второго порядка для реакция нитроэтана со щелочью
СН3СН2NО2 + ОН− = Н2О + СН3СН2NО2−
имеет при 0оК k = 39,1 л/моль*мин. Был приготовлен раствор 0,004 М нитроэтана и 0,005М NаОН, Через какое время прореагирует 90% нитроэтана?
2, Реакция окисления -аллилпалладийиодида иодом в водных растворах описывается следующим стехиометрическим уравнением:
-С3Н5PdIH2O + I2 = C3H5I + PdI2 + H2O
Начальные концентрации комплекса и йода равны 1,010-3 и 0,510-3 моль/л, За кинетикой реакции следили по изменению концентрации йода, Температура 200С, Полученные результаты приведены в таблице:
-
Время , мин
0
5
10
20
30
40
50
[I2] 103, моль/л
0,500
0,334
0,237
0,130
0,077
0,047
0,029
Определите порядок реакции и найдите среднее значение константы скорости реакции,
Изучалось гетерогенное разложение аммиака на вольфрамовой проволоке при Т = 1373 К : NН3 = 1/2N2 + 3/2 Н2
Период половины превращения (1/2) в зависимости от начального давления аммиака Ро указан в таблице:
Ро, мм рт, ст, |
265 |
130 |
58 |
35 |
1/2 , мин |
7,6 |
3,7 |
1,7 |
1,0 |
Определите порядок реакции и константу скорости,
Определите порядок реакции 2СО=СО2+СТВ при 583,20С, если в одном случае общее давление в реакции за 30 мин уменьшилось с 1,049,105 до 0,924,105 Па, а в другом за тот же промежуток времени оно уменьшилось с 0,714,105 до 0,624,105 Па (V=const),
Вычислите порядок реакции пиролиза диборана ( В2Н6 (газ) ) при 10оС из следующих данных по зависимости скорости реакции от концентрации диборана и найдите константу скорости,
[ B2Н6 ] ,102, моль/л ,
2,153
0,433
г,104, моль/(л,час)
7,4
0,73
Константа скорости инверсии сахарозы
С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6
глюкоза фруктоза
изменяется с ростом температуры следующим образом:
t, 0C |
20 |
30 |
50 |
k 104, с-1 |
2,758 |
10,98 |
137,4 |
Определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса.
Вариант 2,
Для реакции 2NO + 2 H2 = N2 +2 H2O найдено, что порядок по оксиду азота равен 2, а по водороду - первый, При 1000К константа скорости k =6·10-4 л2/(моль2·с), Чему равна скорость реакции при [NO]= 0,05 M и [Н2] = 0,01 М, Как изменится скорость, если концентрацию оксида азота утроить?
В результате реакции формальдегида с пероксидом водорода образуется муравьиная кислота. Реакция второго порядка.
НСНО + Н2О2 = НСООН + Н2О
Если смешать равные объемы молярных растворов НСНО и Н2О2, то через 2 часа при Т = 333,2 К концентрация муравьиной кислоты становится равной 0,215 моль/л, Вычислите константу скорости реакции и определите, через сколько времени прореагирует 98% исходных веществ,
3. По мере течения реакции между эквивалентными количествами окиси углерода и хлора, согласно уравнению СО + Сl2 = СОСl2 при 300 К в присутствии катализатора наблюдалось следующее уменьшение общего давления системы:
, мин |
0 |
5 |
10 |
15 |
21 |
Робщ,мм,рт, ст, |
724 |
675 |
654 |
622 |
600
|
Определите порядок реакции (V=const) графическим и аналитическим методом.
4, В реакции А + В = АВ получены следующие начальные скорости при различных начальных концентрациях реагентов :
[А]0, моль/л |
1,0 |
0,1 |
1,0 |
[В]0, моль/л |
1,0 |
1,0 |
0,0025 |
r0, моль/(л ,с)
|
0,025 |
0,0025 |
0,00025 |
Напишите кинетическое уравнение реакции? Определите константу скорости,
5, При 518оС время полупревращения реакции разложения ацетальдегида при начальном давлении 363 мм рт,ст, составляет 410 с, а при исходном давлении 169 мм рт, ст, 1/2 равно 880 с,
Определите порядок реакции и константу скорости реакции,
Реакция первого порядка имеет энергию активации 125 кДж/моль, а предэкспоненциальный множитель 5·1013 с-1. При какой температуре время полупревращения для данной реакции составит а) 1 мин; б) 30 дней?
Вариант 3.
Найдено, что в реакции SO2Cl2 = SO2 + Cl2 lg[SO2Cl2] линейно убывает со временем, За 240 с концентрация реагента уменьшилась от 0,4 до 0,28 М, Каков порядок реакции и время полупревращения?
Фенилдиазохлорид разлагается по уравнению:
С6Н5N2Cl C6H5Cl +N2
В опыте, проводившемся при 323 К, измеряли объемы выделившегося азота, Были получены следующие результаты:
-
τ, мин
6
9
12
14
18
22
24
26
30
∞
VN2, см3
19,3
26,0
32,6
36,0
41,3
45,0
46,5
48,3
50,4
58,3
Определите порядок реакции и константу скорости реакции,
Нитрование п-нитротолуола (пнт) азотной кислотой в водных растворах серной кислоты протекает по уравнению :
H3CC6H4NO2 + HNO3 = H3CC6H3 (NO2)2 + H2O
При изучении зависимости начальной скорости реакции от концентра-ции реагентов были получены следующие данные:
-
Спнт,104, моль/л
5
3
2
5
СHNO3,, моль/л
0,4
0,8
0,4
0,8
r,106 , моль/(л*мин)
5
6
2
10
Определите порядок реакции по каждому реагенту и рассчитайте константу скорости реакции,
Пользуясь зависимостью между временем полураспада и давлением, определите порядок для реакции конверсии пара-водорода в орто-водород при температуре 923оК, Значения давления пара-водорода и время полураспада для пара-орто-превращения водорода следующие:
Ро, мм рт,ст,
50
100
200
400
1/2,
с648
450
318
222
Газообразный азометан разлагается по реакции первого порядка:
СН3-N=N-CH3 СН3-CH3 + N2
При температуре 2870С и начальном давлении азометана равным 160 мм.рт.ст. через 100 с общее давление достигло 161,6 мм.рт.ст. Найдите константу скорости реакции и время полупревращения при указанной температуре.
Константа скорости омыления этилацетата щелочью изменяется с ростом температуры следующим образом:
t, o C |
0 |
20 |
25 |
k, л/(мольмин) |
1,17 |
5,08 |
6,56 |
Определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса.
Вариант 4.
Реакция иодирования -фенилпропиоловой кислоты образованием , -дийодкоричной кислоты:
С6Н5С=С-СООН +I2 C6H5I=ICOOH
подчиняется кинетическому уравнению второго порядка, Исходные величины были взяты в эквивалентных количествах, Кинетику реакции изучали, определяя концентрацию иода титрованием проб тиосульфатом, В таблице приводятся данные по кинетике реакции при 24,8оС, Определите среднее значение константы скорости реакции,
-
, мин
0
114
273
405
662
1388
[I2], моль/л
0,0251
0,0213
0,0177
0,0155
0,0124
0,0079
Для реакции гидролиза метилнитрата водой:
Н3СОNO2 +H2O = H3COH + HNO3
проходящей в избытке воды при температуре 90,5оС и при начальной концентрации метилнитрата 0,02153 моль/л, были получены следующие экспериментальные данные:
-
, мин
0
130
240
360
480
600
[HNO3],103,моль/л
0,0
1,75
3,48
4,85
6,27
7,57
, мин
750
920
1117
1350
1695
[HNO3],103,моль/л
8,99
10,49
11,97
13,53
14,97
21,53
Определите порядок реакции, рассчитайте среднее значение константы скорости реакции при данной температуре,
Термическая диссоциация окиси этилена протекает по уравнению:
(СН2-СН2)О(г) CH4 + CO
При температуре 687,70С и постоянном объеме общее давление реакционной смеси, измеренное в мм,рт,ст , изменяется со временем следующим образом:
Робщ, мм рт,ст, |
116,51 |
120,56 |
125,72 |
128,74 |
133,23 |
141,37 |
, мин |
0 |
3 |
7 |
9 |
12 |
18 |
Термическое разложение диоксана изучалось при температуре 504ОC, Получена следующая зависимость начальной скорости реакции от давления диоксана в начале реакции :
rо , мм рт,ст,/мин |
42,5 |
14,7 |
Ро, мм рт,ст, |
800 |
400 |
Определите порядок и константу скорости реакции,
Реакция нитрования п-нитротолуола азотной кислотой в водном растворе серной кислоты протекает по уравнению :
п-NO2-C6H4(CH3) + HNO3 = 2,4-(NO2)2C6H3(CH3) + H2O
Реакция проводилась при температуре 25оС в 94% Н2SО4 и при равных начальных концентрациях реагентов, Время полупревращения изменялось при изменении начальной концентрации п-нитротолуола следующим образом:
Со, 105, моль/л |
7,22 |
5,37 |
2,8 |
1/2, мин, |
14,5 |
19,4 |
37,5 |
Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости
реакции.
Для реакции кислотного распада -аллилпалладийбромида, протекающей в растворе бромистоводородной кислоты и характеризующейся следующим стехиометрическим уравнением:
-С3Н5PdBr + HBr = C3H6 + PdBr2
изучена температурная зависимость константы скорости второго порядка:
t, 0C |
30 |
42 |
52 |
60 |
k2 106, л/(моль с) |
0.795 |
2.51 |
5.01 |
10.0
|
Графическим методом определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель A.
Вариант 5,
Реакция амина и иодистого алкила протекает по уравнению:
(С2Н5)3N + RI [(C2H5)3NR]+I-
[х]
Скорость реакции в нитробензоле определялась при 25оС, причем найдено, что
-
, с
1200
1800
2400
3600
4500
5400
х, моль/л
0,00876
0,01066
0,01208
0,01392
0,01476
0,01538
Начальные концентрации амина и иодистого алкила равны 0,0198 моль/л, Реакция второго порядка, Определите константу скорости,
Если время полупревращения радиоактивного распада радия 1590 лет, то какова константа скорости реакции? (Распад идёт как реакция первого порядка,)
Реакция окисления -аллилпалладийиодида иодом в водных растворах описывается следующим стехиометрическим уравнением:
-С3Н5PdIH2O + I2 = C3H5I + PdI2 + H2O
Начальные концентрации комплекса и иода равны 1,1010-3 и 0,6510-3 моль/л, За кинетикой реакции следили по изменению концентрации йода, Температура 250С, Полученные результаты приведены в таблице:
-
Время , мин
0
5
10
20
30
40
50
[I2] 103, моль/л
0,650
0,387
0,255
0,128
0,071
0,041
0,024
Покажите, что реакция имеет первый порядок по каждому из реагентов и найдите среднее значение константы скорости реакции,
Кинетика реакции димеризации бутадиена
2 С4Н6 = С8Н12
Определите порядок реакции и константу скорости по изменению общего давления (Р) в реакции при 326оС:
, мин |
0 |
3,25 |
12,18 |
17,30 |
33,0 |
Робщ, мм, рт,ст, |
632,0 |
618,5 |
584,2 |
566,1
|
527,8 |
, мин |
42,50 |
55,08 |
90,05 |
119,00 |
259,50 |
Робщ, мм, рт,ст, |
508,8 |
490,2 |
453,3 |
432,8 |
381,0 |
Определите порядок реакции и константу скорости реакции при данной температуре,
Изучалась зависимость скорости распада диоксида азота от концентрации реагента 2NO2 = 2NO +O2
Определите вид кинетического уравнения этой реакции и рассчитайте значение константы скорости по следующим данным:
С NO2,105 , моль/л |
4,47 |
5,01 |
6,31 |
7,94 |
10 |
12,59 |
r , моль/(л,сек) |
0,032 |
0,040 |
0,063 |
0,095 |
0,158 |
0,214 |
Константа скорости разложения пентоксида диазота
N2O5 = 2 NO + O2
равна 0,07910-5с-1 при 00С и 12,910-5с-1 - при 350С. Рассчитайте энергию активации
и величину предэкспоненциального множителя.
Вариант 6.
1. Разложение мочевины в кислой среде имеет первый порядок по мочевине в избытке кислоты и воде:
H2NCONH2 + H+ + 2H2O = 2NH4+ + HCO3−
При начальной концентрации мочевины равной 0,2 М скорость реакции составляет 8,56,10-5 моль/(л,с) при t =61ºС, Определите константу скорости, концентрацию реагента через 5000 с, а также скорость реакции в этот момент,
2, Изменение концентрации метильных радикалов 2СН3 = С2Н6
изучали с помощью флеш-фотолиза (мгновенных вспышек), Были получены следующие данные:
-
Время, мкс
0
10
20
30
40
50
[CH3∙],106, М
1,25
0,95
0,80
0,65
0,57
0,50
Определите порядок реакции и значение константы скорости,
3, Реакция разложения пентоксида диазота в газовой фазе протекает по уравнению:
N2O5 = 1/2 O2 + N2O4
Кинетику этого процесса изучали, измеряя увеличение общего давления (ΔР = Робщ,– Р0) в реагирующей системе в определенные моменты времени при V=const, При 328,1 К были получены следующие данные:
, мин |
3 |
5 |
7 |
9 |
12 |
18 |
26 |
38 |
∞ |
ΔР, мм рт,ст, |
73 |
116 |
152 |
183 |
218 |
266 |
299 |
320 |
331 |
Каков порядок реакции, среднее значение константы скорости и период полураспада?
4, Время разложения для двух различных соединений РН3 (1) и N2О (2) на 50% при различных исходных давлениях приводится ниже:
1 |
РоРН3, мм рт,ст, |
139 |
52,5 |
1/2, с |
84 |
83 |
|
2 |
РоN2O,мм рт,ст, |
79 |
37,5 |
1/2, с |
470 |
860 |
Определите порядок обеих реакций,
Для реакции разложения ацетальдегида в газовой фазе:
Н3ССНО = СН4 + СО
изучена зависимость начальной скорости от давления ацетальдегида
Рсн3сно0·10-4, Па |
0,88 |
1,08 |
1,6 |
2,93 |
3,49 |
5,05 |
r0, Па/мин |
110 |
151 |
263 |
700 |
810 |
1397 |
Определите порядок реакции и константу скорости .
Найдите энергию активации реакции и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса для реакции взаимодействия оксида углерода с диоксидом азота:
CO + NO2 = CO2 + NO
Т, К |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
k, л/(моль.с) |
0,028 |
0,22 |
1,3 |
6,0 |
2,3 |
Вариант 7.
Разложение пентоксида диазота N2О5 является реакцией первого порядка, Если в системе давление N2O5 через 10 мин составляло 69,2 мм.рт.ст., а через 30 мин 39,6 мм.рт.ст, то какова константа скорости реакции?
Реакция кислотного распада бис--аллилникеля в водных растворах описывается следующим стехиометрическим уравнением:
(-С3Н5)2Ni + H3O+ = 2C3H6 + H2O + Ni2+
Начальные концентрации комплекса и кислоты соответствуют и равны 0,00500 и 0,0100 моль/л, Изменение концентрации H3O+ во времени при 110С характери-зуется следующими значениями:
-
Время, мин
0
20
30
40
50
60
[HCl]102, моль/л
1,000
0,3460
0,1499
0,1168
0,0957
0,0810
Подтвердите выполнимость второго порядка реакции и рассчитайте значение константы скорости,
Дитретбутилпероксид при 154,90С распадается по уравнению
(CH3)3COOC(CH3)3 2(CH3)2 С=O + C2H6
Составьте материальный баланс по каждому реагенту, определите порядок реакции и время полураспада из следующих данных по изменению общего давления в системе:
-
, мин
0
2
5
6
8
9
14
15
Робщ, мм.рт.ст
169,3
188,3
201,1
207,1
218,7
224,4
250,3
255,2
Изучалась зависимость скорости реакции димеризации бутадиена в газовой фазе от начальной концентрации бутадиена,
2 С4Н6 = С8Н12
При 240О С получены следующие данные:
Со, моль/л |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,20 |
rо, 104, моль/(л,,мин,) |
0,565 |
2,26 |
5,07 |
9,02 |
Термический распад диоксана изучался при температуре 504О С, При начальном давлении диоксана 800 мм.рт.ст, его концентрация уменьшалась вдвое за 15,8 минут, а при начальном давлении 400 мм.рт.ст. _ за 22,3 мин, Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости реакции.
Реакция первого порядка прошла на 30% при 250С за 30 мин, а при 400С - за 5 мин. Определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса.
Вариант 8.
В реакции второго порядка между веществами А и В начальная скорость имеет величину 7,2*10-8 моль/(л·с) при концентрации А = 0,1 моль/л и В=0,03 моль/л, Какова константа скорости реакции? Через сколько времени реакция пройдет на 10% по веществу с меньшей концентрацией?
Реакция восстановления хлорида железа(III) хлористым оловом протекает по уравнению
2 Fe+3 + Sn2+ = 2 Fe+2 + Sn4+
и подчиняется уравнению 3-его порядка, Начальные концентрации реагентов эквивалентны и равны [Fe+3]0 = [Sn2+]0 = 0,0625M, За кинетикой следили, определяя концентрации продукта [Fe+2] во времени титрованием проб бихроматом, Определите константу скорости по приведенным в таблице результатам титрования:
Время, мин |
1 |
3 |
7 |
17 |
40 |
[Fe+2], моль/л |
0,01434 |
0,02586 |
0,03612 |
0,04502 |
0,05058 |
Реакция йодирования ацетона в растворе соляной кислоты идёт по уравнению: СН3СОСН3 + I2 + Н2О = СН3СОСН2J + Н3О+ + I−
Изучалась зависимость скорости реакции от концентрации компонентов систепмы при 25О С,
Сац, ,102, моль/л |
2 |
2 |
2 |
1 |
Сйода,103, моль/л |
5 |
1,3 |
5 |
1,3 |
СHCl, моль/л |
0,1 |
0,1 |
0,025 |
0,1 |
r,106, моль/(л,мин) |
4,01 |
3,98 |
0,98 |
2 |
По приведенным данным выведите кинетическое уравнение реакции и рассчитайте константу скорости реакции,
Пользуясь зависимостью между временем полураспада и начальным давлением, определите порядок для реакции конверсии пара-водорода в орто-водород при температуре 923оК, Значения давления пара-водорода и время полураспада для пара-орто-превращения водорода p-H2 o-H2 следующие:
Ро, мм рт,ст,
50
100
200
400
1/2, с
648
450
318
222
Кинетика реакции димеризации бутадиена
2 С4Н6 = С8Н12
Определите порядок реакции и константу скорости по изменению общего давления (Робщ) в реакции при 326оС:
, мин |
0 |
8,02 |
12,18 |
33,0 |
42,50 |
68,05 |
90,05 |
259,50 |
Робщ, мм.рт.ст. |
632,0 |
599,4 |
584,2 |
527,8 |
508,8 |
474,6
|
453,3 |
381,0 |
Константа омыления уксусно-этилового эфира едким натром
H3CCOOC2H5 + NaOH = H3CCOONa + C2H5OH
при 90С k = 2,37 л/(мольмин), а при 140С – k = 3,204 л/(мольмин). При какой температуре константа скорости равна 5 л/(мольмин)?
Вариант 9,
Реакция первого порядка проходит на 25% а 35 мин, Какова величина константы скорости этой реакции в с-1? Сколько исходного вещества останется непрореагировавшим через 5 ч?
При взаимодействии персульфата калия с йодидом выделяется йод,
K2S2O8 + 2KI = 2K2SO4 + I2
При изучении кинетики этой реакции сливали равные объемы 1/15 N растворов персульфата калия и иодистого калия, Через определенные промежутки времени отбирали пробы по 25 мл раствора и оттитровывали I2 0,01N раствором тиосульфата натрия, VNa2S2O3*NNa2S2O3 = VI2*NI2 , Результаты титрования:
, мин |
9 |
16 |
32 |
50 |
V Na2S2O3, мл |
4,52 |
7,80 |
14,19 |
20,05 |
Определите константу скорости 2-го порядка,
Некоторое вещество А смешано в равных молярных количествах с веществами В и С так, что концентрации их равны 1 моль/л, По истечении 1000 с половина А прореагировала, Сколько останется вещества А по истечении 2000 с, если считать, что соответствующая реакция: а) первого порядка; б) второго порядка; в) третьего порядка,
Термическая диссоциация окиси этилена протекает по уравнению:
(СН2-СН2)О(г) CH4 + CO
При температуре 687,70С и постоянном объеме общее давление реакционной смеси, измеренное в мм,рт,ст , изменяется со временем следующим образом:
Робщ, мм рт,ст, |
116,51 |
120,56 |
125,72 |
128,74 |
133,23 |
141,37 |
, мин |
0 |
3 |
7 |
9 |
12 |
18 |
Взаимодействие трифторида бора с аммиаком изучалось по начальным скоростям при V = const при различных концентрациях реагентов:
BF3(газ) + NH3(газ) = F3B·NH3(газ)
[BF3], M |
0,250 |
0,250 |
0,200 |
0,350 |
0,175 |
[NH3], M |
0,250 |
0,125 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
ro, моль/(л,с) |
0,2130 |
0,1065 |
0,0682 |
0,1193 |
0,0596 |
Выведите кинетическое уравнение и определите константу скорости.
Константа скорости реакции окисления -аллилпалладиййодида под действием йода:
[-С3Н5PdI] + I2 = C3H5I + PdI2
изменяется с ростом температуры следующим образом:
t, 0C |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
k2, л/(моль*с) |
1.47 |
1.80 |
2.44 |
3.06 |
4.73 |
Определите предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса.
константу скорости реакции при 10оС.
Вариант 10.
Реакция димеризации циклопентадиена подчиняется кинетическому уравнению 2-го порядка
2
C5H6
C10Н12
-
Время, мин
0
50
100
150
200
[C5H6], М
0,04
0,03
0,024
0,020
0,0174
Рассчитайте аналитически среднюю константу скорости,
Для газофазной реакции
N2O5 = N2O4 + ½ O2
При 25оС получены следующие опытные данные:
t , мин………,,0 20 30 40 50 60
Р(О2), атм…… 0 0,821 1,237 1,640 2,051 2,470 5,000
Показать: 1) это реакция нулевого порядка, 2) вычислить значение константы скорости
Период полураспада изотопа полония 210Ро составляет 140 дней, Вычислить константу скорости распада полония, (Реакция первого порядка,) Сколько времени потребуется, чтобы распалось 80% данной массы полония-210? Какая доля исходного количества распадается за один день?
Реакция разложения гидразина N2H4 + 2H2O2 = N2 + 4 H2O в присутствии катализатора – солей меди(II) изучалась по измерению начальных скоростей выделения газообразного азота N2 при 25ºС, Общий объем раствора 300 мл Получены следующие результаты:
-
[N2H4],103, М
16
33
131
33
33
65
33
33
33
33
[H2O2],103, М
65
65
65
33
131
131
65
65
65
65
[Cu2+],103, М
1,23
1,23
1,23
1,23
1,23
1,23
0,33
1,3
1,64
2,46
ro, мл N2/мин
7,3
7,4
7,4
3,6
15,0
15,0
1,95
8,3
10,4
16,2
Выведите кинетическое уравнение реакции,
Определите порядок реакции пиролиза диметилового эфира при 504 оС
СН3СОСН3(газ) = С2Н4+ Н2 + СО
по изменению общего давления в xоде реакции, Найдите среднее значение константы скорости реакции (V=const),
, с |
0 |
390 |
665 |
1195 |
2240 |
3155 |
|
Робщ, мм.рт.ст. |
312 |
408 |
468 |
562 |
714 |
779 |
931 |
Реакцию окисления бромистого водорода, протекающую по уравнению HBr + O2 = HO2·+ Br· исследовали при различных температурах. При этом наблюдалась следующая зависимость константы скорости от температуры:
Т, К |
700 |
762 |
800 |
k 103, л/(мольс) |
5,1 |
46,2 |
151,0 |
Рассчитайте энергию активации и предэкспоненциальный множитель.
Вариант 11.
Реакция между пропионовым альдегидом и синильной кислотой
С2Н5СHO + HCN = С2Н5СH(OH)CN + HCN
в водном растворе является реакцией второго порядка, При 25оС были получены следующие данные
, мин |
2,78 |
5,33 |
8,17 |
15,23 |
19,80 |
[HCN], моль/л |
0,0990 |
0,0906 |
0,0830 |
0,0706 |
0,0653 |
[C3H7CHO],моль/л |
0,0566 |
0,0482 |
0,0406 |
0,0282 |
0,0229 |
Рассчитайте константу скорости реакции,
2. Константа скорости реакции омыления этилового эфира уксусной кислоты гидроксидом натрия при 283оК равна 2,28 л/моль мин. Вычислить сколько времени потребуется на омыление 50% этилацетата, если при этой же температуре смешать 1 л 0,05 N раствора этилацетата:
а) с 1 л 0,05 N раствора NаОН,
б) с 1 л 0,10 N раствора NаОН.
Период полураспада изотопа 11С равен 20 мин, Какая часть исходного количества останется через 3 ч, если распад изотопа идет как реакция первого порядка,
Для реакции разложения ацетальдегида были получены следующие данные:
Время, с |
0 |
42 |
105 |
242 |
480 |
840 |
РCH3CHO, мм.рт.ст. |
363 |
329 |
289 |
229 |
169 |
93 |
Определите порядок реакции методом Вант-Гоффа.
Кинетику реакции разложения диметилового эфира
CH3OCH3 → CH4 + H2 + CO
изучали по измерению общего давления системы при 5040С. По при-
веденным данным определите порядок реакции и константу скорости,
t, сек 0 390 665 1195 2240
Робщ, мм,рт,ст 312 408 468 562 714 931
Графическим методом определите величину энергии активации реакции разложения пентоксида диазота в газовой фазе
N2O5 = 2 NO + O2
по следующим данным:
t, 0C |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
k 105, с-1 |
3,38 |
5,58 |
13,5 |
24,7 |
48,9 |
75,9 |
150 |
Вариант 12.
1, Реакция распада -аллильного комплекса палладия в водных растворах описывается следующим стехиометрическим уравнением:
-C3H5PdClNH2(C2H5)2 = [C3H5NH2(C2H5)2]Cl + Pd0
- комплекс
Изменение концентрации -аллильного комплекса (С) во времени при 700С характеризуется следующими значениями:
-
Время, мин
0
100
200
300
400
500
6000
С 102, моль/л
1,5000
1,057
0,744
0,522
0,369
0,261
0,184
Подтвердите выполнимость первого порядка реакции и рассчитайте значение константы скорости и концентрацию комплекса через 700 минут после начала реакции.
2, Реакция окисления -аллилпалладийиодида в водных растворах описывается следующим стехиометрическим уравнением:
-С3Н5PdIH2O + I2 = C3H5I + PdI2 + H2O
Начальные концентрации комплекса и йода одинаковы и равны 1,010-3 моль/л, Изменение концентрации йода во времени при 400С характеризуется следующими значениями:
-
Время , мин
0
10
20
30
40
50
60
[I2] 103, моль/л
1,000
0,3083
0,182
0,129
0,100
0,082
0,069
Определите порядок реакции и рассчитайте значение константы скорости,
Нитрование п-нитротолуола (пнт) азотной кислотой в серной кислоте идёт как реакция псевдопервого порядка, если азотная кислота взята в избытке (СHNO3 = 0,546), Реакцию проводили при температуре 25оС в 74,5% Н2SО4, Концентрация п-нитротолуола изменялась следующим образом:
, мин, |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
Спнт,104,моль/л |
3,0 |
2,837 |
2,684 |
2,538 |
2,401 |
2,271 |
2,148 |
2,031 |
1,921 |
Методом Вант –Гоффа подтвердите первый порядок реакции и определите константу скорости реакции и время полупревращения,
Время разложения для фосфина РН3 на 50% при различных исходных давлениях приводится ниже:
РоРН3, мм рт,ст, |
139 |
52,5 |
1/2, с |
84 |
83 |
Определите порядок реакций и константу скорости,
При исследовании термического распада арсина на стекле при 350оС
AsH3 (г) Аs (тв) + 3/2 Н2
обнаружено изменение общего давления Робщ в системе со временем:
, ч |
0 |
4,33 |
16 |
25,5 |
37,66 |
44,75 |
Pобщ, мм рт, ст, |
39,2 |
40,3 |
43,65 |
45,35 |
48,05 |
48,85 |
Определите порядок реакции и константу скорости.
Реакция разложения диоксида азота является реакцией второго порядка
2NO2 =2 NO + O2
Были получены следующие данные о температурной зависимости константы скорости:
Т, К |
592 |
603 |
627 |
652 |
656 |
k, л/(мольс) |
0,522 |
0,765 |
1,700 |
4,020 |
5,030 |
Графически определите энергию активации и рассчитайте среднюю величину предэкспонента уравнения Аррениуса в указанном интервале температур.
Вариант 13.
1. Константа скорости реакции первого порядка равна 3,5,10-4 с-1
а) какова начальная скорость, если исходная концентрация реагента
0,1 моль/л?
б) какова скорость реакции в момент, когда реакция пройдет на 90%?
в) сколько времени потребуется, чтобы реакция прошла на 90%?
2. Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке протекает по следующему стехиометрическому уравнению:
NН3 = 1/2 N2 + 3/2 Н2
За реакцией следили по изменению общего давления. В различные моменты времени давление увеличивалось следующим образом:
, с |
100 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
Робщ, мм.рт.ст. |
211,0 |
222,1 |
244,0 |
266,3 |
287,9 |
310 |
(где Р=Робщ,-Р0 ). При условии, что начальное давление равнялось 200 мм.рт.ст, графически методом подбора определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости.
При изучении кинетики реакции диоксида азота с этиленом наблюдалась следующая зависимость начальной скорости от исходной концентрации реагентов
[NO2]·10-3, Па |
7,82 |
7,81 |
2,61 |
7,97 |
10,61 |
[С2H4]]·10-3, Па |
7,57 |
14,08 |
7,84 |
2,83 |
7,98 |
ro, моль/(л,с) |
1066 |
1893 |
127 |
453 |
1333 |
Определите порядок реакции по обоим реагентам и константу скорости,
При изучении взаимодействия между ионами брома и xлорноватистой кислоты
СlО + Br = BrО + Сl
при 25оС через определенные промежутки времени отбирали пробы и определяли в ниx содержание иона ВrО, Результаты анализов:
-
, мин
0
3,65
7,65
15,05
26,00
47,60
90,60
[BrO−],102, моль/л
0
0,0560
0,0953
0,1420
0,1800
0,2117
0,2367
Начальные концентрации NaClO и КВr соответственно равны 0,00323 и 0,002508 моль/л, Покажите, что скорость реакции подчиняется кинетическому уравнению второго порядка и рассчитайте константу скорости,
Время разложения для N2О (2) на 50% при различных исходных давлениях приводится ниже:
РоN2O,мм рт,ст, |
79 |
37,5 |
1/2, с |
470 |
860 |
Определите порядок реакции и константу скорости.
Для реакции термического разложения этана получены следующие значения константы скорости в зависимости от температуры:
Т, К |
823 |
833 |
843 |
853 |
863 |
873 |
883 |
893 |
903 |
k 105, с-1 |
2,5 |
4,7 |
8,2 |
12,3 |
23,1 |
35,3 |
57,6 |
92,4 |
141,5 |
Постройте график зависимости lnk от I/T. Рассчитайте энергию активации и предэкспоненциальный множитель.
Вариант 14.
Вытеснение бромида тиосульфат-ионом изучалась при 37,5оС:
C3H7Br + S2O32– = C3H7S2O3– +Br–
Были получены следующие данные
-
, 10-3, с
0
1,11
2,010
3,192
5,052
11,232
[S2O32-], моль/л
0,0966
0,0904
0,0863
0,0819
0,0766
0,0668
[C3H7Br], моль/л
0,0395
0,0333
0,0292
0,0248
0,0196
0,0097
Рассчитайте константу скорости реакции, если по каждому реагенту порядок первый, а общий порядок реакции - второй,
Концентрация трития в воздухе приблизительно 5,10-15 моль/л, Период полураспада трития около 12 лет, Через сколько лет распадется 90% трития, если не учитывать пополнения содержания трития в воздухе за счет других процессов? ( Реакция первого порядка, )
Реакция окисления ионов As3+ ионами церия Се+4 протекает по уравнению
2 Се+4 + As3+ = 2 Се+3 + As5+
Реакционная смесь содержала эквивалентные концентрации реагентов,
Зависимость концентрации ионов церия от времени представлена следующими экспериментальными данными:
-
Время, мин
0
70
130
272
335
339
[Се+4], моль/л
0,0234
0,0193
0,0171
0,0139
0,0130
0,0122
Определите константу скорости 3-его порядка,
По мере течения реакции между эквивалентными количествами окиси углерода и хлора, согласно уравнению СО + Сl2 = СОСl2 при 300 К в присутствии катализатора наблюдалось следующее уменьшение общего давления системы:
, мин |
0 |
5 |
10 |
15 |
21 |
Робщ, мм.рт.ст. |
724 |
675 |
654 |
622 |
600
|
Определите порядок реакции (V=const) графическим и аналитическим методом,
Методом Вант - Гоффа определите порядок реакции и константу скорости реакции разложения N2О5 в растворе тетрахлорида углерода при 45оС, Экспериментальные данные приводятся ниже:
-
, с
0
184
319
626
867
1196
1877
2315
[N2O5], М
2,35
2,08
1,91
1,67
1,36
1,11
0,72
0,55
Гидролиз некоторого алкилхлорида RCl в 80% этаноле протекает по первому порядку:
RCl + Н2О = RОН + НCl
Получены следующие значения константы скоростей:
t, 0С |
0 |
25 |
35 |
45 |
k, с-1 |
1,06 10-5 |
3,19 10-4 |
9,86 10-4 |
2,92 10-3 |
Постройте график зависимости lnk от I/T и определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель.
Вариант 15.
Раствор уксусноэтилового эфира 0,01N концентрации омыляется при 25оС 0,002N раствором NaOH на 10% в течение 23 мин, За какое время тот же раствор эфира омыляется до такой же степени растворами NaOH концентрации а) 0,007 N,
б) 0,010 N, в) 0,005 N?
CH3COOC2H5 +NaOH CH3COONa + C2H5OH
Реакция кислотного распада -аллильного комплекса никеля () описывается следующим стехиометрическим уравнением:
-С3Н5NiBrH2O + HBr C3H6 + NiBr2 + H2O
- комплекс
Начальные концентрации комплекса С и кислоты одинаковы и равны 0,00500 моль/л, Изменение концентрации -аллильного комплекса во времени при 270С характеризуется следующими значениями:
-
Время , мин
0
20
40
60
80
100
120
С 102, моль/л
0,500
0,320
0,234
0,188
0,152
0,133
0,114
Подтвердите выполнимость второго порядка реакции и рассчитайте значение константы скорости, Определите время, за которое концентрация комплекса уменьшится до 0,005 моль/л ,
Пользуясь зависимостью между временем полураспада и начальным давлением, определите порядок для реакции конверсии пара-водорода в орто-водород при температуре 923оК, Значения давления пара-водорода и время полураспада для пара-орто-превращения водорода p-H2 o-H2 следующие:
Ро, мм.рт.ст.
50
100
200
400
1/2, с
648
450
318
222
Графически методом подбора подтвердите, что реакция :
(СН3)3СОО(СН3)3 (газ)= 2 СН3СОСН3 + С2Н6
идет по первому порядку, Определите по графику константу скорости реакции при 147,2оС, За кинетикой реакции следили по изменению общего давления в системе, Были получены следующие данные:
, мин |
0 |
2 |
6 |
10 |
14 |
18 |
|
Робщ, мм,рт,ст, |
179,5 |
187,4 |
198,6 |
210,5 |
221,2 |
231,9 |
|
, мин |
26 |
30 |
34 |
38 |
42 |
46 |
|
Робщ, мм.рт.ст. |
252,5 |
262,1 |
271,3 |
280,2 |
288,9 |
297,1 |
|
Начальная скорость взаимодействия иона аммония с нитрит-ионом в зависимости от концентрации реагентов измерялась по количеству выделенного азота
NH4+aq + NO2−aq = N2 + 2H2O,
Найдите вид кинетического уравнения и константу скорости по следующим данным:
-
[NH4+], М
0,01
0,02
0,04
0,06
0,2
0,2
0,2
,02
[NO2−], М
0, 2
0,2
0,2
0,2
0,0202
0,0404
0,0606
0,0808
ro107, моль /с
5,4
10,8
21,5
32,3
10,8
21,6
32,4
43,3
Константы скорости реакции второго порядка при 328 и 398 К соответственно равны 10-2 и 10-3 л/(мольмин). Вычислите скорость этой реакции при 343 К в начальный момент реакции, если начальные концентрации обоих веществ одинаковы и равны 0,005 моль/л.
Вариант 16.
Нитрование п-нитротолуола (пнт) азотной кислотой в серной кислоте идёт как реакция псевдопервого порядка, если азотная кислота взята в избытке (СHNO3 = 0,546), Реакцию проводили при температуре 25оС в 74,5% Н2SО4, Концентрация п-нитротолуола изменялась следующим образом:
, мин, |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
Спнт,104,моль/л |
3,0 |
2,837 |
2,684 |
2,538 |
2,401 |
2,271 |
2,148 |
2,031 |
1,921 |
Определите графически константу скорости реакции и время полупревращения,
Константа скорости реакции :
СН3СООС2Н5 + NаОН = СН3СООNа + С2Н5ОН
равна 5,4 л/моль мин, Сколько процентов эфира прореагирует за 10 мин, если исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,02 моль/л?
Изучалась реакция газофазного разложения пентоксида диазота N2О5 при 25ОС :
N2О5 = 2NО2 + ½ О2
Методом Вант-Гоффа определите порядок реакции по изменению концентрации реагента N2О5 во времени:
, мин, |
0 |
20 |
100 |
120 |
200 |
220 |
300 |
320 |
С N2О5, моль/л |
0,1 |
0,096 |
0,0816 |
0,0784 |
0,0667 |
0,0640 |
0,0544 |
0,0523 |
Изучалось гетерогенное разложение аммиака на вольфрамовой проволоке при Т = 1373 К : NН3 = 1/2N2 + 3/2 Н2
Период половины превращения (1/2) в зависимости от начального давления аммиака Ро указан в таблице:
Ро, мм рт, ст, |
265 |
130 |
58 |
35 |
1/2 , мин |
7,6 |
3,7 |
1,7 |
1,0 |
Определите порядок реакции и константу скорости,
Кинетику реакции разложения диметилового эфира изучали по измерению
CH3OCH3 → CH4 + H2 + CO
общего давления системы при 5040С, По приведенным данным определите порядок
реакции и константу скорости,
t, сек 0 390 665 1195 2240
Робщ, мм.рт.ст. 312 408 468 562 714 931
Были получены следующие значения для удельной скорости реакции разложения ацетондикарбоновой кислоты в водном растворе (реакция первого порядка) O=C(CH2COOH)2 O=C(CH3)2 +2CO2:
t, 0С |
0 |
25 |
35 |
45 |
65 |
k 105, с-1 |
0,0787 |
3,46 |
13,5 |
49,8 |
487 |
Графическим методом определите энергию активации. Рассчитайте величину предэкспонента. Чему равно время полураспада при 550С?
Вариант 17.
Константа скорости первого порядка для реакции равна 2,2 10-5 с-1 при 320оС:
SO2Cl2 = SO2 + Cl2
Какой процент сульфурилхлорида разложится в результате его выдерживания при 320о в течение 2 ч?
Константа скорости реакции окисления формальдегида пероксидом водорода
НСНО + Н2О2 = НСООН + Н2О
при t=80оС равна 0,7544 л/моль,ч, Смешивают 1 л 1М раствора НСНО и 2 л 2М раствора Н2О2. Рассчитайте концентрацию муравьиной кислоты через 40 мин?
Диазобензолхлорид в водном растворе разлагается по уравнению:
C6H5N2+Cl- C6H5Cl + N2
За реакцией удобно следить по количеству выделяющегося N2 при 130С и давлении, равном 750 мм,рт,ст. В реакцию взято 35 см3 раствора, содержащего 10 г диазобензолхлорида на литр, Были получены следующие результаты:
, мин |
116 |
192 |
355 |
481 |
1429 |
|
VN |
9,7 |
16,2 |
26,3 |
33,7 |
54,3 |
60,0 |
,
см3Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости реакции и время полупревращения,
Вычислите порядок реакции и константу скорости пиролиза диборана В2Н6 (газ) при 10оС из следующих данных по зависимости скорости реакции от концентрации диборана и найдите константу скорости,
[ B2Н6 ] ,102, моль/л ,
2,153
0,433
г,104, моль/(л,час)
7,4
0,73
Определите порядок реакции 2СО=СО2+СТВ при 583,20С, если в одном случае давление в реакции за 30 мин уменьшилось с 1,049,105 до 0,924,105 Па, а в другом за тот же промежуток времени оно уменьшилось с 0,714,105 до 0,624,105 Па (V=const).
Трихлорацетат-ион в ионизирующих растворителях, содержащих протоны Н+, разлагается на диоксид углерода и хлороформ:
Н+ + Cl3C-COO− = CO2 + HCCl3
Стадией, определяющей скорость реакции, является, вероятно, мономолекулярный разрыв связи С-С в трихлорацетат-ионе. Реакция идет по первому порядку и константы скорости имеют следующие значения:
t, 0С |
70 |
80 |
90 |
k 105, с-1 |
1,71 |
7,62 |
31,1 |
Рассчитайте энергию активации, предэкспоненциальный множитель и константу скорости при 600С.
Вариант 18.
При исследовании кинетики реакции гидролиза метилтозилата (МТ)
п-СН3С6Н5SО3CH3 + H2O = СН3С6Н5SО3H + CH3OH
при 25оС были получены следующие спектрофотометрические данные при длине волны 261 нм:
-
, ч
0
5,0
9,0
18,0
24,0
44,0
67,0
D
0,791
0,746
0,709
0,645
0,611
0,526
0,471
0,420
где D- оптическая плотность раствора; D =*l*CMT , где и l константы, Покажите, что реакция подчиняется первому порядку и определите константу скорости,
Бимолекулярная реакция А + В = D, для которой Ао = Во, проходит за 10 мин на 25%, Сколько времени необходимо, чтобы реакция прошла на 50% при той же температуре и той же начальной концентрации,
Монохлоруксусная кислота при 289 К взаимодействует с водой (вода в большом избытке):
СlH2C-COOH + H2O (НО)H2C-COOH + HCl
Результаты титрования проб одинакового объема раствором щелочи приведены ниже:
, мин |
0 |
600 |
780 |
2070 |
VOH- , см3 |
12,9 |
15,8 |
16,4 |
20,5 |
Составьте материальный баланс (учтите, что щелочью титруются 3 кислоты), Определите порядок реакции, вычислите константу скорости и рассчитайте, сколько времени после начала реакции необходимо, чтобы все три кислоты присутствовали в эквивалентных количествах,
Период полураспада изотопа полония 210Ро составляет 140 дней, Вычислить константу скорости распада полония, (Реакция первого порядка,) Сколько времени потребуется, чтобы распалось 65% данной массы полония-210? Какая доля исходного количества распадается за один день?
Графически методом подбора подтвердите, что реакция :
(СН3)3СОО(СН3)3 (газ) 2 СН3СОСН3 + С2Н6
идет по первому порядку, Определите по графику константу скорости реакции при 147,2оС, За кинетикой реакции следили по изменению общего давления в системе, Были получены следующие данные:
, мин |
0 |
2 |
6 |
10 |
14 |
18 |
22 |
|||||
Робщ, мм.рт.ст. |
179,5 |
187,4 |
198,6 |
210,5 |
221,2 |
231,9 |
242,3 |
|||||
Для реакции пиридина с йодистым метилом в тетрахлорэтане
C5H5N + H3CI = C5H5NCH3+ + I−
определены константы скорости при разных температурах:
t, 0С |
19,9 |
29,9 |
39,9 |
50 |
k 102, л/(мольс) |
0,713 |
1,50 |
3,05 |
5,89 |
Графически рассчитайте энергию активации и величину предэкспоненциального множителя. К какому типу относится эта реакция (“нормальная”, “медленная” или “быстрая”)?
Вариант 19.
В таблице приведены данные по кинетике разложения гексафенилэтана (А):
(C6H5)3C-C(C6H5)3 2(C6H5)3C
при 00С в смеси толуола и анилина,
-
A, моль/л
0,1000
0,0867
0,0733
0,6000
0,0465
0,0334
, мин
0
1,05
2,20
3,65
5,5
7,85
Графическим методом подтвердите первый порядок реакции и определите из графика среднее значение константы скорости при 00С,
2, Реакция кислотного распада -аллилникельхлорида описывается следующим стехиометрическим уравнением:
-С3Н5NClH2O + HCl = C3H6 + NiCl2 + H2O
Начальные концентрации комплекса и кислоты равны 0,005 и 0,010 моль/л, За кинетикой реакции следили по изменению концентрации HCl, Температура 200С, Полученные результаты приведены в таблице,
-
Время , мин
0
20
40
60
80
1000
120
[HCl] 103, моль/л
5,00
2,76
1,69
1,10
0,74
0,504
0,349
Покажите, что реакция имеет общий второй порядок и найдите среднее значение константы скорости реакции,
Реакция термического разложения этана, протекающего при 600О С
С2Н6 = С2Н4+ Н2
была получена следующая зависимость концентрации этана от времени
, мин |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
СС2Н6, моль/л |
0,24 |
0,216 |
0,194 |
0,175 |
0,157 |
0,141 |
Методом Вант-Гоффа определите порядок реакции и рассчитайте значение константы скорости реакции,
Газофазную реакцию 2АВ контролировали по изменению общего давления в зависимости от времени, Были получены следующие данные:
, с 0 100 200 300 400
Робщ, мм.рт.ст. 400 322 288 268 256
Определите порядок реакции по компоненту А и вычислите значение
константа скорости? За какое время реакция пройдет на 70%?
При 518оС время полупревращения реакции разложения бензальдегида при начальном давлении 300 мм рт,ст, составляет 450 с, а при исходном давлении 200 мм рт, ст, 1/2 равно 675 с.
Определите порядок реакции и константу скорости реакции.
Константа скорости окисления йодистоводородной кислоты перок-сидом водорода H2O2 + 2HI = 2H2O + I2 изменяется с температурой следующим образом:
t, 0С |
20 |
30 |
k 102, л/(мольс) |
4,32 |
8,38 |
Вычислите энергию активации и константу скорости реакции при 400С.
Вариант 20.
В реакции окисления метана CH4 + 2O2 = CO2 + H2O, протекающей с постоянной скоростью, в течение 5 мин, в сосуде объемом 0,5 л при 500оС образуется 5,10-4 моль воды, Рассчитайте скорость реакции в Па/мин cчитая, что в начальный момент воды равна нулю.
За кинетикой декарбоксилирования гидробензойной кислоты
C6H7CООН C6H8 + CО2
следили по количеству выделившегося диоксида углерода за равные интервалы времени:
, с |
300 |
450 |
600 |
750 |
900 |
1050 |
1200 |
|
VCО2, см3 |
5,9 |
10,0 |
14,0 |
17,2 |
19,8 |
21,9 |
23,7 |
32,1 |
Определите общий объем выделившегося оксида углерода и константу скорости 1-го порядка,
Обратите внимание, что = весь C6H7CООН превратится в CО2 , следовательно Со (C6H7CООН) ~ VCО2
Определите константу скорости реакции первого порядка,
Константа скорости второго порядка для щелочного гидролиза этилформиата при 29,86оС равна 4,53 л/моль,с, Каково время полупревращения, если оба реагента имеют одинаковую концентрацию 0,001моль/л, Если концентрацию одного из реагентов удвоить, а другого уменьшить в два раза, то через какое время прореагирует половина вещества с меньшей концентрацией?
НСООС2Н5 + NаОН НСООNа + С2Н5ОН
Изменение концентрации метильных радикалов 2СН3 = С2Н6
изучали с помощью флеш-фотолиза (мгновенных вспышек), Были получены следующие данные:
-
Время, мкс
0
10
20
30
40
50
[CH3∙],106, М
1,25
0,95
0,80
0,65
0,57
0,50
Методом Вант-Гоффа определите порядок реакции и рассчитайте значение константы скорости реакции.
По мере течения реакции между эквивалентными количествами окиси углерода и хлора, согласно уравнению СО + Сl2 = СОСl2 при 300 К в присутствии катализатора наблюдалось следующее уменьшение общего давления системы:
, мин |
0 |
5 |
10 |
15 |
21 |
Робщ, мм.рт.ст. |
724 |
675 |
654 |
622 |
600
|
Определите порядок реакции (V=const) графическим и аналитическим методом и константу скорости.
Каково время полураспада гидрида кремния SiH4 при 700 К по уравнению
SiH4 = Si + 2 H2 ,
если константа скорости первого порядка для этой реакции описывается уравнением k = 21013* exp (- 216300/RT). Размерность энергии активации Дж/моль.
Вариант 21.
При смешении 1 л 0,05 М раствора NaOH и 1 л 0,05 М раствора этилацетата эфир омыляется на 50% в течение 16,8 мин.
СН3СО2C2H5 + NaOH = СН3СООNa + C2H5OH
Реакция имеет первый порядок по каждому из реагентов, Определите константу скорости.
Скорость окисления бутилового спирта xлорноватистой кислотой
С4Н9ОН + HClO = C3H7CHO + HCl + H2O
не зависит от концентрации спирта и пропорциональна концентрации НСlО во второй степени, Вычислите время, в течение которого прореагирует 90% НСlО в растворе, содержащем 0,1 моль/л НСlО при 298,2 К, Константа скорости реакции при этой температуре равна 24 л/(моль·мин), Запишите выражение для скорости реакции,
Разложение пероксида водорода в водном растворе протекает по уравнению Н2О2 = Н2О + О, Кинетика реакции исследовалась путем титрования проб одинакового объема (2 см3) марганцовокислым перманганатом калия (0,0015 N раствор) на содержание Н2О2: VKMnO4*N KMnO4 = V Н2О2*N Н2О2 Определите порядок реакции различными способами и рассчитайте среднее значение константы скорости этой реакции, пользуясь следующими данными:
, мин
0
5
10
15
20
30
40
VKMnO4, см3
23,6
18,1
14,8
12,1
9,4
5,8
3,7
Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке протекает по следующему стехиометрическому уравнению:
NН3 = 1/2 N2 + 3/2 Н2
За реакцией следили по изменению давления, В различные моменты времени давление увеличивалось следующим образом:
, с |
100 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
Р, мм рт, ст, |
11,0 |
22,1 |
44,0 |
66,3 |
87,9 |
110 |
(где Р=Робщ,-Р0 ). При условии, что начальное давление равнялось 200 мм рт,ст, графически методом подбора определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости.
Изучалась зависимость скорости распада диоксида азота от концентрации реагента
2NO2 = 2NO +O2
Определите вид кинетического уравнения этой реакции и рассчитайте значение константы скорости по следующим данным:
С*105 NO2 , моль/л |
4,47 |
5,01 |
6,31 |
7,94 |
10 |
12,59 |
r , моль/(л,сек) |
0,032 |
0,040 |
0,063 |
0,095 |
0,158 |
0,214 |
Константа скорости реакции разложения ацетондикарбоновой кислоты
O=C(CH2COOH)2 O=C(CH3)2 +2CO2
при Т1 = 273,2 К равна k1 = 2,4610-5 мин-1
при Т2 = 313,2 К равна k2 = 5,7610-3 мин-1.
Вычислите время, в течение которого реакция пройдет на 70% при Т = 323,2 К.
Вариант 22.
Превращение пероксида бензоила в дифениловый эфир
(С6Н5СОО)2 = С6Н5СОО С6Н5 + СО2
(реакция первого порядка) при температуре 60oС прошла за 10 мин на 75%, Вычислить константу скорости реакции.
Диазобензолхлорид в водном растворе разлагается по уравнению:
C6H5N2+Cl- C6H5Cl + N2
За реакцией удобно следить по количеству выделяющегося N2 при 130С и давлении, равном 750 мм.рт.ст. В реакцию взято 35 см3 раствора, содержащего 10 г/л диазобензолхлорида. Были получены следующие результаты:
, мин |
116 |
192 |
355 |
481 |
1429 |
|
VN , см3 |
9,7 |
16,2 |
26,3 |
33,7 |
54,3 |
60,0 |
Обратите внимание, что = весь диазобензолхлорид превратится в N2 , следовательно Со (C6H5N2+Cl-) ~ VN
Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости реакции и время полупревращения.
Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке протекает по следующему стехиометрическому уравнению:
NН3 = 1/2 N2 + 3/2 Н2
За реакцией следили по изменению общего давления. В различные моменты времени давление увеличивалось следующим образом:
, с |
100 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
Робщ, мм.рт.ст. |
211,0 |
222,1 |
244,0 |
266,3 |
287,9 |
310 |
При условии, что начальное давление равнялось 200 мм.рт.ст, графически методом подбора определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости,
Время полупревращения вещества А равно 10 годам (реакция протекает по закону первого порядка). В сосуд объемом 0,2 л введено некоторое количество этого вещества, Измерение его концентрации, проведенные через 30 и 35 мин после начала опыта, показали, что за время между двумя замерами распалось 2, 1010 частиц. Чему равна начальная концентрация вещества А ?
В таблице приведены данные по кинетике разложения гексафенилэтана (А):
(C6H5)3C-C(C6H5)3 2(C6H5)3C
при 00С в смеси толуола и анилина,
-
A, моль/л
0,1000
0,0867
0,0733
0,6000
0,0465
0,0334
, мин
0
1,05
2,20
3,65
5,5
7,85
Методом Вант-Гоффа определите порядок реакции и рассчитайте значение константы скорости реакции.
Перборат натрия разлагается в соответствии с уравнением
NaBO3 + H2O NaH2BO3 + 1/2 О2
Процесс разложения является реакцией первого порядка. Константы скорости при 300С и 350С соответственно равны 2,210-3мин-1 и 4,110-3мин-1. Вычислить энергию активации реакции и время, в течение которого при 400С разложится 90% пербората натрия.
Разложение мочевины в кислой среде имеет первый порядок по мочевине в избытке кислоты и воде:
H2NCONH2 + H+ + 2H2O = 2NH4+ + HCO3−
При начальной концентрации мочевины равной 0,2 М скорость реакции составляет 8,56*10-5 моль/(л,с) при t =61ºС, Определите константу скорости, концентрацию реагента через 5000 с, а также скорость реакции в этот момент,
Константа скорости первого порядка для суммарной реакции разложения N2O5 k = 4,31013exp (-24700/RT) c-1; [EA] = кал/моль.
Рассчитать: а) время полураспада при -100С;
б) время за которое реакция пройдет на 90% при 500С.
2.42. Изопропенилаллиловый эфир в первообразном состоянии изо-меризуется в аллилацетон, и скорость реакции подчиняется уравнению первого порядка. Зависимость скорости от температуры дается уравнением: k = 1,861011exp (-122500 /RT), c-1; [E]= Дж/моль.
Сколько времени потребуется при 1500С, чтобы парциальное давление аллилацетона стало равным 300 мм, если реакция начинается при 760 мм. рт. ст. исходного эфира.
2.43. Некоторая реакция первого порядка имеет энергию активации 104,6 кДж/моль, а величина предэкспонента в уравнении Аррениуса равна 51013c-1. При какой температуре время полураспада для данной реакции будет равно: а) 1 мин, б) 30 дней.
2.44. Суммарная реакция термического разложения бромистого этила
C2H5Br = C2H4 + HBr
подчиняется уравнению первого порядка, и удельная скорость реак-ции дается выражением: k = 3,81014exp (-54800/RT), c-1; [E] = кал/моль.
Определите температуру, при которой:
а) бромистый этил разлагается со скоростью 1% в секунду;
б) за один час разлагается 70% вещества .