Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Домашнее задание по физхимии.doc
Скачиваний:
124
Добавлен:
17.09.2019
Размер:
3.69 Mб
Скачать

Химическая кинетика

(Задача № 1)

Пример решения вариант №29

Реакция второго порядка А+ D В + С проводится в растворе с начальными концентрациями [А]0 = 0,060 моль∙л-1 и [В]0 = 0,080 моль∙л-1. Через 60 мин концентрация вещества А уменьшилась до 0,025 моль∙л-1 . Рассчитайте константу скорости и периоды полупревращения (образования или распада) веществ А, В. К=0,25л∙моль-1∙мин-1.

Решение:

Используем решение кинетического уравнения для реакции 2-го порядка с разными начальными концентрациями:

Через t = 60 мин прореагирует по 0,060 - 0,025 = 0,035 моль∙л-1 веществ А и В. Текущие концентрации: [а] = 0,025 моль∙л-1, [B] = 0,080 - 0,035 = 0,045 моль∙л-1. Подставляя эти значения, находим константу скорости:

л∙моль-1∙мин-1.

В реакции вещество А находится в недостатке, поэтому период его полураспада равен периоду полуобразования веществ С и D и соответствует превращению 0,030 моль∙л-1 веществ А и В.

 мин.

Период полураспада В соответствует превращению 0,040 моль∙л-1 веществ А и В:

мин.

Ответ: τ1/2 (А) = 44,6 мин; τ1/2 (В) = 81,1 мин.

Химическая кинетика

(Задача № 2)

1. Найти порядок и константу скорости реакции превращения цианита аммония в мочевину по следующим данным:

Концентрация цианита аммония, моль/л

0,20

0,10

0,05

Время превращения, час

9,45

19,15

37,07

2. Кинетика реакции: 2О2(р) →2Н2О(ж) + О2(Г) изучалась по выделению кислорода во времени. Получим следующие результаты:

Время, мин

6

9

12

14

18

22

24

26

30

VО2, см3

19,3

26,0

32,6

36,0

41,3

45,0

46,5

48,3

50,4

58,3

Определите порядок, период полураспада и константу скорости реакции.

3. Определить порядок реакции и среднее значение константы скорости реакции по исходным данным. Рассчитайте время, необходимое для протекания реакции на 70% и период полураспада.

Время, мин

5

10

15

20

30

Vn2 . 10 , М

11,4

19,6

25,5

29,7

34,8

40,2

4. Кинетика гидролиза монохлоруксусной кислоты:

СН2СlСООН) + Н2О(ж) → СН2(ОН)СООН(Р) + HCl (р)

изучалась по изменению концентрации НСl в системе. Были получены следующие результаты:

t, мин.

0

1

3

6

10

15

22

Chci∙10-3, моль/л

0,1

7,0

19,0

35,5

51,9

66,6

80,0

Определите порядок, период полураспада и константу скорости этой реакции, если исходная концентрация монохлоруксусной кислоты была равна 0,1 моль/л.

5. Найти порядок и константу скорости реакции всеми возможными способами, протекающей при температуре 398,2 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции)

N205 N2O4+1/2 O2

t, ч

0

184

319

526

867

1198

1877

2315

3144

Концентрация N2O5, кмоль/м3

2,33

2,08

1,91

1,67

1,36

1,11

0,72

0,55

0,34

6. В присутствии концентрированной серной кислоты муравьиная кислота разлагается с образованием оксида углерода (II):

НСООН(р) → Н2О(ж) + СО(г)

чем используется для получения чистого СО в лабораториях. По нижеприведенным результатам наблюдения за разложением муравьиной кислоты определите порядок, период полураспада и константу скорости.

Время, мин

1

2

4

8

16

32

64

Vco∙1063

49

92

188

345

655

1055

1580

2000

7. Для реакции СО + Сl2 → СОСl2 изменения концентрации реагирующих веществ со временем происходит следующим образом:

t, мин

0

24

30

42

CCO = CCl2, кмоль/м3

0,01813

0,01734

0,01704

0,01644

Определите порядок и константу скорости реакции.

8. Найти порядок и константу скорости реакции (всеми возможными способами) протекающей при температуре 298,2 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

C12H22O11 + Н2О = C6H12O6+ С6Н12O6

С - концентрация сахара в данный момент, кмоль/м,

С0 - начальная концентрация 0,65, кмоль/м3.

Н20 - в избытке

t ч

0

1435

4315

7070

11360

14170

16935

19815

29925

С0

1

1,081

1,266

1,464

1,830

3,117

2,466

2,857

4,962

-

9. Определите порядок реакции всеми возможными способами гидролиза метилацетата и константу скорости реакции, если для нейтрализации равных частей реаги­рующей смеси израсходовано следующее число мл 0,1 н раствора:

СН3СООСН3 + Н2O = СН3СООН + СН3ОН

t, мин.

21

41

60

81

108

140

243

1063

V, мл NaOH

0,70

1,30

1,85

2,30

3,00

3,80

5,60

8,90

9,00

10. Реакция омыления метилуксусного эфира щелочью при 298 К протекает по уравнению:

СН3СООСН3 + NaOH = CH3COONa + CH3OH.

Для этой реакции получены следующие результаты:

t, мин.

3

5

7

10

15

25

Концентрация NaOH, н

0,00740

0,00634

0,00550

0,00464

0,00363

0,00254

  1. Реакция гидролиза метилуксусного эфира идет по следующему уравнению:

СН3СООСН3 + Н2О + СН3СООН + СН3ОН

Кинетика этой реакции изучалась путем титрования проб одинакового объема щелочью. Определить порядок реакции всеми возможными способами и вычислить среднее значение константы скорости этой реакции на основании следующих данных:

Время от начала опыта, мин.

0

30

60

90

120

150

Кол-во 0,05н раствора щелочи, прошедшее на титрование 2∙10-6 м3 смеси, 1∙10-6 м3

12,70

13,81

14,73

15,52

16,31

16,80

20,22

12. Приведены экспериментальные данные по основному гидролизу метилацетата при равных начальных концентрациях эфира и основания. Определить порядок и константу скорости реакции всеми возможными методами.

t, мин

3

4

5

6

7

8

10

12

15

18

25

Степень

гидролиза,%

26,0

31,7

36,6

41,1

45,0

48,1

53,6

58,4

63,7

68,1

74

13. За разложением пероксида водорода на воду и кислород следят, титруя непрореагировавший Н2О2 кислым раствором перманганата калия. Определить порядок реакции и константу скорости всеми возможными методами.

t, мин.

0

5

10

20

30

50

Кол-во раствора KMnO4, прошедшее на титрование определенного объема раствора Н2О2, мл

46,1

37,1

29,8

19,6

12,3

5,0

14. Исследовано разложение N2O5 в CCl4. Определить порядок реакции и константу скорости всеми возможными методами.

2N2O5 2N2O4 + O2

t, мин

0

82

162

409

604

1129

1721

1929

3399

Концентрация N2O5, моль/л

5,33

5,04

4,78

4,06

3,36

2,37

1,57

1,36

0,53

0

15. Найти порядок и константу скорости реакции всеми возможными способами, протекающей при температуре 298 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

2NCl3(ж) → N2+3Cl2

t,ч

3

6

9

12

16

20

24

V(объем азота) ∙10-6, м3

12,2

21,1

27,5

32,1

36,3

39,1

40,9

44,2

16. Найти порядок и константу скорости реакции (всеми возможными способами) протекающий при температуре 303,2 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

2Н2О2 = О2 + 2Н2О

в водном растворе

t,ч

0

11,5

27,1

42,5

Количество раствора КМnO4, пошедшее на титрование пробы∙10-6, м32O2)

23,89

19,30

14,50

10,95

17. Найти порядок и константу скорости реакции (всеми возможными способами) протекающей при температуре 313,2 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

Раствор N2O5 в CCl4 разлагается с выделением О2

t, ч

20

40

60

80

100

Объем О2∙10-6, м3

11,4

19,9

23,9

27,2

29,5

34,75

18. Найти порядок и константу скорости реакции (всеми возможными способами) протекающей при температуре 303 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

2Н2О2 → 2Н2О + О2

t,ч

9

14

17

21

26

31

38

V (объем кислорода)∙106 м3

6,9

10,2

12,1

14,4

17,1

19,5

22,6

44,6

19. Определить порядок реакции и среднее значение константы скорости реакции по исходным данным. Рассчитайте время, необходимое для протекания реакции на 70% и период полураспада.

СН3СООС2Н5 + NaOHCH3COONa + С2Н5ОН, Т = 273 К,

С0(СН3СООС2Н5) = C0(NaOH)

Время, мин

0

1

2

4

6

8

12

20

С, кмоль/л

0,1000

0,0895

0,0810

0,0681

0,0587

0,0516

0,0416

0,0300

20. Воспользовавшись приведенными ниже данными для гидратизации тринитрофосфата в щелочной среде при температуре 65°С, определить порядок реакции и константу скорости.

t, мин.

0

30

65

90

160

Оставшийся фосфат, %

100

66,7

48,7

43,0

18,8

21. Результаты щелочного гидролиза этилнитробензоната при различных временах представлены ниже. Определить порядок и константу скорости реакции всеми возможными методами.

t,c

0

100

200

300

400

500

600

700

800

С(нитробензоната),

моль/л

0,05

0,0355

0,0275

0,0225

0,0185

0,016

0,0148

0,014

0,0138

22. Парциальное давление азометана CH3N2CH3 при 600 К зависит от времени; результаты даны ниже. Определите порядок и константу скорости реакции (всеми возможными методами).

CH3N3CH3 → СН3СН3 + N2

t, c.

0

1000

2000

3000

4000

p(CH3N2CH3), мм. рт. ст.

8,2∙10-2

5,72∙10-2

3,99∙10-2

2,78∙10-2

1,94∙10-2

23. Найти порядок и константу скорости реакции всеми возможными способами, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

2N2О5(r) → 4NО2(r) + О2(r)

t,ч

0

4

8

12

16

Концентрация N2O5∙103, моль/л

5,00

4,20

3,53

2,96

2,48

24. Определить порядок реакции и среднее значение константы скорости реакции по исходным данным. Рассчитайте время, необходимое для протекания реакции на 70 % и период полураспада.

C12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О6

Время, ч

0

1

2

4

8

16

28

36

С, кмоль/м3

0,584

0,544

0,506

0,439

0,390

0,187

0,0796

0,045

25. Найти порядок и константу скорости реакции (всеми возможными способами) протекающей при температуре 291,2 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени t (с начала реакции).

CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH

а и b - начальные концентрации СН3СООС2Н5 и NaOH, кмоль/м3,

х - убыль исходных продуктов, кмоль/м3

t,ч

0

178

273

531

866

1510

1918

2410

а-х

0,00980

0,00892

0,00864

0,00792

0,00724

0,00646

0,00603

0,00574

b-х

0,00486

0,00398

0,00370

0,00297

0,00230

0,00151

0,00109

0,00080

26. Для реакции NH4CNS → (NH)2CS при 308 К получены следующие данные:

t, ½ , час

9,45

37,03

СNH4CNS, моль/л

0,20

0,05

Определите порядок и константу скорости реакции.