Задачи для самостоятельного решения

1. Как изменится скорость прямой реакции

2NO + Cl₂  2NOCl

при уменьшении концентрации NО в 4,00 раза, и увеличении концентрации Cl₂ в 2,00 раза?

(Ответ: уменьшится в 8 раз)

2. В реакторе, объем которого равен 2,00 л в газовой фазе, содержащей 1,00 моль NO и 2,00 моль H₂, протекает реакция по уравнению

2NO + 2H₂  2H₂O + N₂

Во сколько раз уменьшится скорость прямой реакции после того, как прореагирует 0,600 моль NO?

(Ответ: уменьшится в 12,75 раза)

3. Реакция между веществами А и В протекает по уравнению

А + 2В  С

Концентрация А равна 1,50 моль/л, а В – 3,00 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,400 л²/(моль²с). Найти скорость этой реакции в начальный момент времени и в момент, когда прореагирует 75,0% вещества А.

(Ответ: 5,4 моль/(лс); 0,084 моль/(лс))

4. Превращение органического вещества (реакция первого порядка) при 60С прошло за 10,0 мин на 75,2%. Вычислить константу скорости реакции.

(Ответ: 0,139 мин^–1)

5. Раствор этилацетата при концентрации 0,0100 моль/л и температуре 293 K омыляется 0,0100 М раствором NaOH в течение 23,0 мин. на 10,0% (реакция 2-го порядка). Как изменится это время, если уменьшить концентрацию реагирующих веществ в 10,0 раз?

(Ответ: увеличится в 10 раз)

6. Бимолекулярная реакция А + В  …, для которой начальные концентрации А и В равны, протекает за 10,0 мин на 25,0%. Сколько времени потребуется для того, чтобы реакция прошла на 50,0% при той же температуре?

(Ответ: 30 мин)

1.7.3. Методы определения порядков и констант скоростей реакций

Основные уравнения

Для определения порядка реакций используют две группы методов: интегральные методы и дифференциальные методы.

Интегральные методы

Метод подстановки

Метод подстановки заключается в экспериментальном определении концентрации исходного вещества в различные моменты времени от начала реакции (рис. а). Затем эти данные используются для расчета значений констант скорости по уравнениям нулевого (259) (рис. б), первого (264) (рис. в) и второго (268) (рис. г) порядков.

Так на рисунке а приведены примеры зависимостей концентрации реагентов, вступающих в реакции 0-го, 1-го и 2-го порядков. В этих трех случаях начальные концентрации реагентов взяты одними и теми же (0,18 моль/л), а константы скорости реакций различны.

Анализируя полученные зависимости, выясняют, по какому уравнению расчет константы скорости дает практически постоянную величину константы с небольшими случайными отклонениями разных знаков. Этому порядку и подчиняется исследуемая реакция.

Так, например, на рисунке б (расчет проводился по уравнению (259) для кинетики реакции 0-го порядка) постоянна величина константы только для реакции такого же – 0-го порядка, а константы реакций других порядков непостоянны. Таким образом, рис. б позволяет распознать реакцию 0-го порядка. Аналогично рис. в позволяет распознать реакцию 1-го порядка, а рис. г – реакцию 2-го порядка.

Значение константы скорости находят или из графика или усреднением значений в таблице.