II.2 Примеры для самостоятельной работы:
1.Реакция происходит по уравнению: 2B C.
Начальная концентрация исходного вещества 2 моль/л, константа скорости реакции равна150. Найти скорость реакции в начальный момент времени и когда прореагирует 70% от исходного количества вещества B.
2.Реакция происходит по уравнению: CO + H2O CO2 + H2.
Начальные концентрации исходных веществ равны между собой и составляют 0,5 моль/л. Константа скорости реакции 0,2. Найти СХР в начальный момент времени и когда образуется 0,3 моль/л H2.
3. Реакция происходит по уравнению: S02+O2 S03.
Начальная концентрация для реагентов составляет для S02 - 5 моль/л, для O2 - 7,5 моль/л, константа скорости реакции составляет 2,5•10-5. Найти скорость реакции в начальный момент времени и когда прореагирует треть от начального количества диоксида серы.
4.* В реакторе объемом 10 л находится 20 г иода и 10 г водорода. Найти скорость реакции в начальный момент времени и когда прореагирует 5 г иода. Все вещества в газообразном состоянии, константа скорости реакции составляет 3•10-6
Оформление отчета:
Отчет должен содержать:
1. Тему и цель работы.
2. Основные расчетные формулы (1).
3. Пример расчетной задачи.
4. Выполненное задание для самостоятельной работы (задачи со знаком *выполняются по желанию на дополнительную оценку).
Практическое занятие № 11 Расчет константы скорости химических реакций.
Цель работы: научится определять кинетические характеристики различных реакций .
Вопросы для подготовки к занятию:
- понятие константы скорости химической реакции
- кинетическая классификация химических реакций
- дифференциальные и интегральные уравнения для константы скорости реакции 1 и 2 порядка
- период полураспада
Ход работы
I. Теоретическая часть
Основные понятия и расчетные формулы
1.
Реакции первого порядка (Схема реакции:
А
…)
k1
(1)
(2)
где:
k1- константа скорости реакции первого порядка, 1/с
-время
реакции, с
СО, С - начальные и конечные концентрации реагирующих веществ, моль/л
-
период полураспада, с
2. Реакции второго порядка (Схемы реакции: 2А →… или А + В → …)
k2=
(3)
=
(4)
где:
k2-const скорости реакции второго порядка, л/моль•с
! Данные формулы можно применять, если количества исходных веществ одинаковы.
II. Практическая часть.
II.1 Примеры решения задач
1.Реакция разложения диоксида углерода первого порядка. Найти константу скорости реакции и период полураспада, если за 20 минут разлагается 90% исходного количества диоксида углерода.
Д ано: СИ Решение:
=20 мин. 1200с 1)Найти конечную концентрацию реагирующих веществ: С -?
∆С=90%С0 СО - 100%
С - (100%-∆С)=10%
Н
айти:
С
=
= 0,1 СО
k1, -? 2)Найти константу скорости реакции по соответствующей
формуле (для реакции 1 или 2 порядка): k1-?
k1
1
=
==1,
92•10-3•
10-3
•
•10-3(1/c)
3)Найти период полураспада по соответствующей формуле (для реакции 1 или 2 порядка): -?
=
=359(с)
6(мин)
Ответ:
1=
•10-3(1/c);
=6(мин)
2. Реакция гидратация этилена второго порядка. Исходные вещества взяты в равных количествах с начальной концентрацией равной 0,4 моль/л. Найти константу скорости реакции и период полураспада, если за 30 минут реагирует 80% исходного этилена.
Дано СИ Решение
СО=0,4 моль/л 1) Найти конечную концентрацию реагирующих веществ: С -
= 30 мин 1800с СО-100%
∆С=80% СО С -20%
Н
айти:
С
=
=0,2•0,4=0,008
моль/л
k
2;
-?
2)Найти скорости реакции
по соответствующей формуле (для реакции
1 или 2 порядка): k2-?
k2=
k2=
= 0,056л/моль•с
3)Найти период полураспада по соответствующей формуле (для реакции 1 или 2 порядка):
-?
=
=
= 446(с)
Ответ: = 446(с); k2=0,056 л/моль•с
3. Реакция дегидрирование бутана первого порядка. Найти константу скорости реакции, если за 50 минут реагирует 50% исходного вещества. Найти время, за которое реагирует 80% бутана.
Дано: СИ Решение:
=50 мин. 3000с 1)Найти константу скорости реакции по периоду полураспада,
∆ С=80% СО используя необходимую формулу (для реакции 1 или 2
Найти: порядка): k1-?
1;
-?
k1=
(1/с)
2)Найти конечные концентрации реагирующих веществ: С -?
СО - 100%
С - 20%
С
=
= 0,2 СО
3)Найти время реакции по соответствующей формуле (для 1 или 2 порядка): -?
k1
(с)
Ответ:
=7000(с);
k1==
(1/с)