Кинетика гомогенных реакций

В задачах 1-10 определите, во сколько раз изменится скорость данной элементарной реакции (все участники реакции – газообразные вещества) при изменении условий ее проведения: 1) при уменьшении концентрации компонента А в 3 раза; 2) при увеличении общего давления в системе в 4 раза. Напишите выражение для скорости реакции. Укажите порядок реакции по каждому реагенту и общий порядок реакции. Температура системы постоянна.

№	Реакция	№	Реакция
1	2A  B	6	2A + C  F + D
2	2A + B  C	7	A  B
3	A + 2B C	8	2A  2B + C
4	3A  C + D	9	A + B + C  D
5	A + B  C	10	A + 2C  3D

В задачах 11-20 определите, во сколько раз изменится скорость данной элементарной реакции реакции (все участники реакции – газообразные вещества) при изменении условий ее проведения: 1) при увеличении парциального давления компонента A в 2 раза; 2) при трехкратном увеличении объема системы. Температура системы постоянна.

№	Реакция	№	Реакция
11	2A  B	16	2A + C  F + D
12	2A + B  C	17	A  B
13	A +2B  C	18	2A  2B + C
14	3A  C+ D	19	A + B + C  D
15	A + B  C	20	A + 2C  3D

В задачах 21-30 определите, во сколько раз изменится скорость реакции после того, как прореагирует указанная доля (%) одного из реагентов, если известны исходные концентрации реагирующих веществ.

№	Реакция	С0 А, моль/л	С0 В, моль/л	, %
21	2B + A  3C	1	2	25% A
22	2B + A  C	1,5	3,0	25% B
23	A + B  C + D	1,2	2,0	75% А
24	2A  B + C	2,6	0	90% А
25	A + B  2C	3,0	3,5	60% В
26	3A  C+ D	0,5	0	10% А
27	A + 2B  3D	1,4	3,0	30% В
28	2A  2D + B	3,0	0	40% А
29	2A + B  C + D	0,8	1,5	80% А
30	3A  D + 2F	2,0	0	70% А

В задачах 31-40 определите, во сколько раз изменится скорость реакции, если к некоторому моменту времени концентрации веществ уменьшились на значения, приведенные в таблице. Исходные концентрации веществ (С₀) известны.

№	Реакция	С0 (А), моль/л	С0 (В), моль/л	ΔС(А), моль/л
31	2A  B	3,0	0	0,5
32	2A + B  C	2,0	1,0	1,2
33	A + 2B  C	1,0	2,0	0,2
34	3A  C +D	2,0	0	0,6
35	2B + A  C + D	1,5	3,0	0,4
36	2A + B  D	4,0	2,0	0,8
37	2B +А C	2,5	1,2	0,5
38	A + 2B  D	3,0	6,0	1,4
39	3B+А  D + F	1,40	2,0	0,3
40	2A + B  D + F	1,2	0,6	0,4

В задачах 41-50 определите, во сколько раз изменится скорость реакции по сравнению с начальной скоростью к некоторому моменту времени, если известна концентрация продукта реакции D (C_D). Начальные концентрации веществ (С₀ ) приведены в таблице. Предполагается, что в начальный момент времени концентрация продукта реакции D равна нулю.

№	Реакция	С0 А, моль/л	С0 В, моль/л	CD, моль/л
41	2A  D	3,0	0	0,5
42	2A + B  D	2,0	1,0	0,6
43	A + 2B  D	1,0	2,0	0,2
44	3A  C + D	3,0	0	0,5
45	2B + A  C + D	1,5	3,0	0,4
46	2A + B  D	4,0	2,0	0,8
47	2B  D	0	1,2	0,2
48	A +2B  D	3,0	6,0	1,4
49	3B  D + F	0	3,0	0,3
50	2A + B  D + F	1,2	0,6	0,4

В задачах 51-64 определите величину энергии активации реакции в интервале температур от 400 К до 500 К, если известен температурный коэффициент скорости реакции .

№		№	
51	1,94	58	2,0
52	2,06	59	2,5
53	2,19	60	3,06
54	2,32	51	2,96
55	2,47	62	3,14
56	2,62	63	3,33
57	2,78	64	2,2

В задачах 65-76 рассчитайте энергию активации и температурный коэффициент скорости реакции, если известно время протекания реакции (t) при двух температурах при прочих равных условиях. За скорость реакции принять среднюю скорость, равную ±ΔС/t.

№	Т, К	t, мин	№	Т, К	t, мин
65	Т1 = 303К	t1=25мин	71	Т1 = 293К	t1=20мин
	Т2 = 323К	t2=4мин		Т2 = 313К	t2=5мин
66	Т1 = 298К	t1=21мин	72	Т1 = 308К	t1=18мин
	Т2 = 318К	t2=6мин		Т2 = 328К	t2=3мин
67	Т1 = 313К	t1=12мин	73	Т1 = 318К	t1=9мин
	Т2 = 333К	t2=2мин		Т2 = 338К	t2=1,5мин
68	Т1 = 273К	t1=42мин	74	Т1 = 323К	t1=7,2мин
	Т2 = 293К	t2=6,7мин		Т2 = 343К	t2=1,2мин
69	Т1 = 278К	t1=35мин	75	Т1 = 333К	t1=14мин
	Т2 = 298К	t2=5мин		Т2 = 353К	t2=2,3мин
70	Т1 = 283К	t1=30мин	76	Т1 = 288К	t1=20мин
	Т2 = 303К	t2=7мин		Т2 = 308К	t2=7мин

В задачах 77-86 рассчитайте, сколько времени будет длиться реакция при температуре Т₂ , если известен температурный коэффициент скорости () и время t₁, за которое реакция заканчивается при температуре Т₁ при прочих равных условиях. За скорость реакции принять среднюю скорость, равную ±ΔС/t.

№	Т1, К	t1, мин	Т2, К	
77	303	25	323	2,0
78	293	20	313	2,5
79	298	21	318	2,06
80	308	18	328	2,32
81	313	12	333	2,19
82	273	42	293	3,0
83	278	35	298	3,3
84	333	13,8	353	2,62
85	283	30	303	3,14
86	288	20	308	2,9

В задачах 87-96 определите, на сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в n раз, если известен температурный коэффициент скорости реакции ().

№		n	№		n
87	2.5	40	92	3.14	150
88	3.06	20	93	2.9	60
89	2.32	10	94	3.3	200
90	3.14	100	95	2.06	10
91	2.62	30	96	2.19	50

В задачах 97-106 рассчитайте температурный коэффициент скорости реакции, энергию активации и предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса, если известны значения констант скоростей реакции при двух температурах.

№	Реакция	T, К	k
97	А  В	298 303	9 . 10—3 мин – 1 1,3 . 10 – 2 мин - 1
98	С  D	303 308	2,2 . 10 –3 мин – 1 4,1 . 10 – 3 мин - 1
99	А  В	273 313	2,46 . 10 – 5 мин – 1 5,76 . 10 – 3 мин - 1
100	А + В  С	282 287	2,37 л / (моль . мин) 3,204 л / (моль . мин)
101	С  D	823 903	2,5 . 105 с – 1 1,415 . 107 с - 1
102	А  В	323 343	1,8 . 10 2 с – 1 3,2 . 102 с - 1
103	А + В  С	298 303	3,29 л / (моль . с) 8,1 л / (моль . с)
104	С + D  F	333 353	0,75 л / (моль . ч) 0,94 л / (моль . ч)
105	A + B  D + F	497 547	3,6 . 10 –4 л / (моль . мин) 8,6 . 10 – 2 л / (моль . мин)
106	А + В  С	524 550	1,59 . 10 – 3 л / (моль . мин) 1,59 . 10 – 3 л / (моль . мин)

В задачах 107-116 рассчитайте энергию активации и температурный коэффициент скорости реакции, если при повышении температуры от Т₁ до Т₂ скорость реакции увеличилась в n раз.

№	Т1, К	Т2, К	n	№	Т1, К	Т2, К	n
107	823	903	50	112	282	287	1,5
108	525	550	2	113	273	313	100
109	497	547	240	114	303	308	5
110	298	303	3	115	298	303	10
111	323	343	10	116	333	353	20

Кинетика гетерогенных химических реакций

В задачах 1-10 определите, во сколько раз увеличится скорость гетерогенной химической реакции + продукты с заданным общим порядком реакции n и энергией активации при увеличении температуры на и увеличении концентрации реагента В в заданное число раз.

№	n	кДж/моль	Т1, К		С(В)2/С(В)1
1	2	54	298	40	2
2	1,1	83	298	30	10
3	2,0	172	298	20	3
4	1,5	146	298	10	1,5
5	3	121	298	20	10
6	1,7	87	298	20	2
7	1,1	109	298	10	10
8	1,1	167	310	40	2
9	2	104	400	20	2
10	2	52	400	10	1,5

В задачах 11-20 определите энергию активации гетерогенной реакции, при известном температурном коэффициенте скорости реакции и заданном температурном интервале.

№		T1,оС	T2, оС	№		T1,оС	T2, оС
11	3,4	50	80	16	2,6	40	70
12	2,7	30	50	17	1,8	5	27
13	1,7	25	55	18	2,9	15	34
14	3,3	27	77	19	3,7	23	61
15	2,4	60	90	20	2,1	38	88

В задачах 21-30 при известной энергии активации Е_а гетерогенной реакции 1) определите во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры от до ; 2) найдите температурный коэффициент скорости реакции.

№	T1, оС	T2, оС	Еа кДж/моль
21	50	80	50
22	30	50	80
23	25	55	220
24	27	127	100
25	60	90	140
26	40	70	65
27	10	30	76
28	35	75	124
29	20	60	203
30	5	45	95

В задачах 31-40 при известной начальной температуре (T₁) и температурном коэффициенте реакции определите, до какого значения нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась в z раз.

№	T1, oC		z
31	50	3,0	27
32	30	2,7	10
33	25	1,7	60
34	27	3,0	100
35	60	2,0	64
36	40	2,0	200
37	20	2,2	150
38	10	2,5	40
39	150	3,5	16
40	24	2,6	8

В задачах 41-50 определите энергию активации и время, за которое образец твердого вещества полностью прореагирует при заданной температуре T₃, если известно время реакции такого же образца при двух других температурах T₁ и T₂.

№	T1,оС	τ1, с	T2,оС	, с	T3,оС
41	18	150	38	10 с	53
42	20	68	40	8 с	60
43	20	36	40	4	65
44	40	6	50	2	65
45	45	3	55	1	65
46	18	25	38	15 с	63
47	38	15 с	63	0,96 с	73
48	20	45	40	5	55
49	20	27	40	3	55
50	30	27	50	3	75

В задачах 51-60 определите, во сколько раз увеличится средняя скорость первой и второй гетерогенной реакций, если обе заканчиваются при 298 К за время τ, а при повышении температуры на ΔТ первая реакция заканчивается за время τ₁, вторая – за τ₂. Определите энергию активации каждой реакции.

№	,мин		,мин	,мин
51	27	30	1,0	3,37
42	54	30	2,0	6,75
53	32	20	5,12	8,0
54	25	40	5,0	6
55	40	10	3,5	1,5
56	32	25	1,5	2,4
57	16	15	10	8
58	28	35	8	2
59	35	5	18	24
60	56	45	8	15

В задачах 61-70 определите, во сколько раз увеличится константа скорости первой реакции при нагревании от до , если известно, что константа скорости второй реакции при нагревании от до увеличилась в «b» раз. Энергия активации Е_а(1) первой реакции твердофазного взаимодействия в «а» раз больше энергии активации Е_а(2) второй реакции.

№	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
a	2	1,5	2,3	3	1,8	1,4	2,5	1,2	2,4	1,7
b	100	200	50	10	20	160	300	650	4	2

В задачах 71-80 ответьте на вопросы, приведенные в таблице, используя следующие данные: скорость гетерогенной реакции:

+ продукты

при концентрации C(B)₁ = 0,24 моль/л составляет r₁ = , когда прореагировало 65% вещества В, скорость реакции составила r₂= . Начальная концентрация C(B)₀ = 0,27 моль/л.

№	Вопрос
71	Определите порядок реакции
72	Определите степень превращения вещества В за 20 минут
73	Определите начальную скорость реакции
74	Определите , время реакции, в течении которого прореагировало 10% вещества В
75	Определите , время, за которое реакция завершилась на 70%
76	Определите степень превращения вещества В за 30 минут
77	Определите время полупревращения
78	Определите степень превращения вещества В за 10 минут
79	Определите константу скорости реакции
80	Определите , время реакции, в течении которого прореагировало 65% вещества В