- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Основной постулат химической кинетики
- •1.3. Формальная кинетика
- •1.4. Некоторые методы определения порядка реакции
- •1.5. Влияние температуры на скорость химической реакции
- •1.6. Методы расчета энергии активации
- •2. КАТАЛИЗ
- •2.1. Основные понятия и определения
- •2.2. Теория промежуточных соединений в катализе
- •2.3. Термодинамические и кинетические аспекты каталитических процессов
- •2.4. Гомогенный катализ. Простейшие механизмы гомогенных каталитических реакций
- •2.5. Гетерогенный катализ
- •3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •5. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
5.ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.Константа скорости реакции третьего порядка 2NO+2H2 →
→N2 +2H2O при температуре T1 = 1000 K равна k = 0,4, а энергия активации равна 184 кДж/моль. Рассчитать константу скорости реакции при температуре T2 = 973 K. Указать размерность константы скорости реакции.
2.Константа скорости реакции второго порядка взаимодей-
ствия этилового эфира уксусной кислоты с едким натром при температуре 10 ◦С равна k = 2,38 (концентрация выражена в моль/л,
время — в мин). Какое время потребуется на омыление 80 % эфира, если смешать при температуре 10 ◦С 1 л 0,04 М раствора уксусноэтилового эфира с 1 л 0,04 М раствора NaOH? Как изменится время реакции, если исходные растворы будут разбавлены в 10 раз?
3.Константа скорости омыления этилацетата едким натром при
9,4 ◦С равна k1 = 2,37 л/(моль·мин), а при 14,4 ◦С k2 = 3,204 л/(моль·мин). Вычислить, при какой температуре константа скорости будет равна k2 = 15 л/(моль·мин). При какой температуре время полупревращения равно: 1) 1 мин; 2) 30 сут, если данная реакция второго порядка.
4. Изобразить качественно энергетическую диаграмму для каталитической реакции, протекающей по следующему механизму:
1) A+К → AК; rH10 < 0; 0 |
|
|
|
|
2) AК +B → D+F+К; rH2 |
> 0. |
rH |
0 |
> 0, а |
Известно, что общее изменение энтальпии реакции |
|
|||
константа скорости реакции k1 > k2.
5. Изобразить качественно энергетическую диаграмму для каталитической реакции, протекающей по следующему механизму:
1) A+К → AК; rH10 > 0; 0 |
|
|
|
|
2) AК +B → D+F+К; rH2 |
< 0. |
rH |
0 |
< 0, а |
Известно, что общее изменение энтальпии реакции |
|
|||
константа скорости реакции k1 > k2.
6. Энергия активации реакции разложения пероксида водорода, катализируемая ионами йода I−, равна Еа1 = 56,5 кДж/моль, а энергия активации той же реакции, катализируемой ионами Fe2+, равна Еа2 = 42,0 кДж/моль. Определить, константа скорости какой реакции больше и во сколько раз при температуре 22 ◦С. Считать, что предэкспоненциальные множители реакций равны.
48
7. Энергия активации реакции 2SO2 + O2 = 2SO3 |
равна |
Еа1 = 280 кДж/моль. При применении катализатора V2O5 |
энер- |
гия активации уменьшается до Еа2 = 92 кДж/моль. Оценить, во сколько раз увеличиваются константы скорости некаталитической и каталитической реакций при повышении температуры от 450 до
500◦С.
8.Скорость реакции термического распада оксида азота (I)
2N2O = 2N2 +O2 резко возрастает в присутствии газообразного брома, который является катализатором. Порядок реакции по N2O равен единице. Установлено, что при увеличении концентрации брома в 2,2 раза скорость реакции возрастает в 1,48 раза. Определить порядок реакции по брому и написать кинетическое уравнение реакции, предполагая, что предэкспоненциальные множители каталитической и некаталитической реакции равны.
9.Реакция разложения муравьиной кислоты НСООН → СО + +Н2О в водном растворе в присутствии ионов водорода протекает
по следующему механизму:
1)НСООН +Н+ → (НСООН2)+
2)(НСООН2)+ → (НСО)+ +Н2О
3)(НСО)+ → СО +Н+
Изобразить (качественно) энергетическую диаграмму для данной каталитической реакции, если реакция экзотермическая.
ЛИТЕРАТУРА
Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа. М.: Академия, 2003. 256 с.
Еремин Е.Н. Основы химической кинетики. М.: Высш. шк., 1976. 375 с.
Жилин Д.М. Общая химия. Практикум L-Микро. М.: МГИУ, 2006. 322 с.
Задачи по физической химии / В.В. Еремин, С.И. Каргов, И.А. Успенская и др. М.: Экзамен, 2003. 320 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
3 |
1. Химическая кинетика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
4 |
1.1. Основные понятия и определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
4 |
1.2. Основной постулат химической кинетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
1.3. Формальная кинетика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
1.4. Некоторые методы определения порядка реакции . . . . . . . . . . |
16 |
1.5. Влияние температуры на скорость химической реакции . . . . |
19 |
1.6. Методы расчета энергии активации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
22 |
2. Катализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
2.1. Основные понятия и определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
2.2. Теория промежуточных соединений в катализе . . . . . . . . . . . . |
25 |
2.3. Термодинамические и кинетические аспекты каталитических |
|
процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
26 |
2.4. Гомогенный катализ. Простейшие механизмы гомогенных |
|
каталитических реакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
28 |
2.5. Гетерогенный катализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
31 |
3. Экспериментальная часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
34 |
3.1. Лабораторная работа «Кинетика разложения комплексного |
|
иона триоксалата марганца» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
34 |
3.1.1. Порядок выполнения работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
37 |
3.1.2. Обработка результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
39 |
3.2. Лабораторная работа «Кинетика каталитического |
|
разложения пероксида водорода» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
40 |
3.2.1. Порядок выполнения работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
42 |
3.2.2. Обработка результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
44 |
4. Примеры решения задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
46 |
5. Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
50 |
Учебное издание
Гончаренко Евгения Евгеньевна Бадаев Фатих Захарович
Голубев Александр Михайлович
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ
Редактор Е.К. Кошелева Корректор М.А. Василевская
Компьютерная верстка В.И. Товстоног
Подписано в печать 25.06.2012. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 3,02. Тираж 300 экз. Изд. № 16.
Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.