Тема 8. Химическая кинетика Кинетическое уравнение

Тема 8. Химическая кинетика

Кинетическое уравнение

Задача 1. Скорость тримолекулярной реакции А + 2 В при /А/ = 0,5 моль/л и /В/ = 0,6 моль/л равна 0,018моль/л/мин. Вычислить константу скорости реакции.

Задача 2. Скорость тримолекулярной реакции А + 2 В равна 0,5*10-3 л2/моль2*с. Определить скорость реакции при /А/= 0,8 моль/л и /В/= 0,6 моль/л.

Задача 3. Скорость реакции равна w = k/А2/В/. При каком соотношении между концентрациями А и В начальная скорость реакции будет максимальна, если сумма парциальных давлений веществ А и В постоянна?

Задача 4. В реакции окисления метана СH4 + 2O2> CO2 + 2H2O, протекающей с постоянной скоростью в течение 5мин в сосуде, объемом 0,5 л при 500°С образуется 5*10-4 моль воды, которая удаляется из зоны реакции вымораживанием. Рассчитайте скорость изменения давления в Па/мин.

Задача 5. Время полупревращения вещества А равно 10 ч. (реакция протекает по закону первого порядка). В сосуд введено некоторое количество этого вещества. Измерения его концентрации, проведенные через 30 и 35 мин. после начала опыта, показали, что за время между двумя этими измерениями распалось 2*10'° частиц. Чему равна начальная концентрация вещества А?

Задача 6. Тримолекулярную реакцию оксида азота (II) с хлором Сl2 + 2 N0 > 2 NOCl изучали при постоянном объеме и следующих давлениях исходных газов: РNO= 6.66*103 Па; РCl2 =. 3,33*103 Па. Вычислите время, через которое скорость, реакции уменьшится в пять раз по сравнению с начальной, если константа скорости реакции 5*102 л2/моль2*с, а температура 100°С.

Задача 7. Распад вещества А по уравнению реакции А > В + С есть реакция второго порядка, протекающая при 791 К с константой скорости 0,19 л/(моль*с). Реакция протекает при постоянном давлении 1.01*105 Па. Рассчитайте время полупревращения.

Задача 8. Определите порядок реакции гидролиза метилацетата и константу скорости реакции, если для нейтрализации равных частей реагирующей смеси израсходовано следующее число мл 0,1 н раствора NaOH:

t, мин	21	41	60	81	108	140	243	1062	?
v, мл NaOH	0,70	1,30	1,85	2,30	3,00	3,80	5,60	8,90	9,00

Задача 9. При изменении начальной концентрации от 1 до 3 моль/л период полупревращения веществ уменьшился с 3 часов до 20 мин. Определить порядок реакции.

Задача 10. Константа скорости реакции второго порядка

СH3СООС2H5 + NaOH = СН3СOONa + С2Н5ОН

равна 5,4 л/моль м. Сколько эфира прореагирует за 10 мин. при а=b=0.02 моль/л.

Каковы должны быть исходные концентрации эфира и щелочи (равные), чтобы за это же время прореагировало 98 % эфира?

Задача 11. При исследовании термического распада арсина на стекле при 350°С

2AsН3(г) > 2Аs(тв) + 3Н2(г)

обнаружено изменение общего давления в системе со временем:

t, час	0	4,33	10	25,5	37,66	44,75
P, мм рт. ст.	392	403	436,5	453,5	480,5	488,5

Определите порядок реакции и константу скорости.

Кинетика сложных реакций

Задача 1. Покажите, что третий порядок реакции

2NО + Н2 = 2NОН,

может быть обусловлен любым из механизмов реакции:

а) NO + Н2= NОН2; NOH2 + NO >2 NОН

б) 2 NO = N2О2; Н2 + N2О2 >2 NОН

Задача 2. Для обратимой реакции первого порядка Кравн = 10, а К1=0,5 мин-1. Вычислите время, при котором концентрации веществ А и В станут равными, если начальная концентрация вещества В равна нулю.

Задача 3. В параллельных реакциях первого порядка

Выход вещества В равен 60%, а время превращения А на 1/3 равно 5 минутам. Найдите к1 и к2.

Задача 4. Для некоторой ферментативной реакции константа Михаэлиса равна 0,035 моль/л. Скорость реакции при концентрации субстрата 0,01 моль/л равна 1,15 ? 10-3 моль/(л?с). Найти максимальную скорость реакции. Объясните смысл константы Михаэлиса и объясните метод её графического определения по экспериментальным данным.

Температурная зависимость скорости реакции

Задача 1. Вычислите:

а) температурный коэффициент скорости омыления этилацетата щелочью NaОН для каждою температурного интервала,

б) средний температурный коэффициент скорости реакции в пределах от 0 до 25°С,

в) энергию активации, если константа скорости этой реакции меняется с температурой следующим образом:

t, °C	0	10	20	25
К, моль*л-1*мин-1	1,17	2,56	5,08	6,56
t, °C	0	10	20	25
К, моль*л-1*мин-1	1,17	2,56	5,08	6,56
t, °C	0	10	20	25

t, °C	0	10	20	25
К, моль*л-1*мин-1	1,17	2,56	5,08	6,56
t, °C	0	10	20	25
t, °C	0	10	20	25
К, моль*л-1*мин-1	1,17	2,56	5,08	6,56

Задача 2. При 25°С некоторая реакция заканчивается в 2,5 ч. Принимая температурный коэффициент равным 3, рассчитать при какой температуре реакция закончится в продолжении 20 мин.

Задача 3. Для реакции разложения NО2 по уравнению

2NO2 = 2 NO + О2 энергия активации равна 133888 Дж/моль. Определить, как влияет на рост активности молекул повышение температуры с 157 до 257°С.

Задача 4. Константа скорости реакции разложения перекиси водорода йодисто-водородной кислотой Н2O2 + 2 HJ = 2H2O +J2 изменяется с температурой следующим образом:

t,°С 20 30

К, моль л-1 мин-1 4,32 8,38

Вычислить энергию активации и константу скорости реакции при 25°С.

Задача 5. При взаимодействии равных концентраций NO2 и СО ( 0,5 моль/л ) при температуре 435 К через 1 час было обнаружено 0,05 моль/л СО2. При какой температуре концентрация СО2 будет вдвое больше при тех же условиях, если Е=29360 кал/моль?

Задача 6. Какой должна быть энергия активации, чтобы скорость реакции увеличивалась в 3 раза при возрастании температуры на 10° а) при 300 К и б) при 1000 К?