Контрольные вопросы и задачи для защиты лабораторной работы
Задачи 1 – 4. Энергия активации реакции разложения пероксида водорода в водной среде при температуре 22 0 С равна 75,6 кДж / моль. При применении данного катализатора энергия активации уменьшается до указанного значения. Оцените, во сколько раз увеличивается константа скорости каталитической реакции при 22 0 С, если предположить, что предэкспоненциальные множители каталитической и некаталитической реакций равны.
-
№ задачи
Катализатор
Энергия активации, кДж/моль
1
Fe 2 +
42
2
I -
56,5
3
Pt
47
4
Каталаза (фермент)
20
5. Оцените, во сколько раз скорость реакции разложения пероксида водорода, катализируемой ферментом каталаза, больше при 22 0 С чем скорость той же реакции, катализируемой ионами Fe 2 +. Для решения воспользуйтесь данными для задач 1 и 4. Предэкспоненциальные множители реакций равны.
6. Некаталитическое разложение ацетальдегида при 800 К по уравнению:
CH 3 CHO = CH 4 + CO
имеет энергию активации Е 1 = 190,4 кДж / моль. Применение иода в качестве катализатора уменьшает энергию активации до значения Е 2 = 136,0 кДж / моль. Оцените температуру, при которой скорость некаталитической реакции станет равна скорости каталитической реакции при температуре Т = 800 К, если предположить, что предэкспоненциальные множители каталитической и некаталитической реакций равны.
7. Реакция разложения ацетальдегида в газовой фазе:
СН3СОН СН4 + СО
имеет энергию активации 190 кДж/моль. При температуре 627 0 С под действием паров йода в качестве катализатора константа скорости увеличивается в 10000 раз. Вычислите энергию активации каталитической реакции, предполагая, что предэкспоненциальные множители каталитической и некаталитической реакций равны.
8. Энергия активации реакции 2 SO2 + O2 = 2 SO3 равна ЕА = 280 кДж / моль. При применении катализатора (V2O5) энергия активации уменьшается до 92 кДж/моль. Оцените, во сколько раз увеличиваются константы скорости некаталитической реакций и каталитической реакций при повышении температуры от 450 0 С до 500 0 С.
9. Скорость реакции термического распада оксида азота (I) 2 N2O = 2 N2 + 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. Определите порядок реакции по брому и напишите кинетическое уравнение реакции.
10. Предполагают, что реакция разложения муравьиной кислоты (реакция эндотермическая)
НСООН СО + Н 2 О
в водном растворе в присутствии ионов водорода протекает по следующему механизму:
1. НСООН + Н + (НСООН 2 ) + ,
2. (НСООН 2 ) + (НСО ) + + Н 2 О,
3. (НСО ) + СО + Н + .
Изобразите (качественно) диаграмму потенциальной энергии для данной каталитической реакции.
11. Реакция разложения в газовой фазе A B + D катализируется парами вещества К. Известно, что порядок каталитической реакции по веществу А равен 1. Установлено, что при увеличении концентрации К в 2,8 раза скорость реакции возрастает в 1,67 раза. Определите порядок реакции по веществу К и напишите кинетическое уравнение реакции.
12. Энергия активации реакции разложения пероксида водорода, катализируемой ионами йода I – равна Е 1 = 56,5 кДж/моль, а энергия активации той же реакции, катализируемой ионами Fe 2 + равна Е 2 = 42,0 кДж/моль. Определите, константа скорости какой реакции больше и во сколько раз при 22 0 С. Считать, что предэкспоненциальные множители реакций равны.
13. Реакция 2 Н2 + О2 = 2 Н2О на поверхности твердого катализатора CdO при определенных условиях описывается кинетическим уравнением:
.
Как изменится скорость реакции при увеличении общего давления в системе в 2 раза?
A , В, K
E
AK
1
AK
E А
АВК
E АК
2
(AВ)
Р
R
Рис. 1. Энергетическая диаграмма для гомогенной каталитической реакции, протекающей по стадийному механизму: 1 – некаталитическая реакция; 2 – каталитическая реакция.
AВ - переходное состояние некаталитической реакции;
АК , AВK - переходные состояния каталитической реакции;
АК – промежуточное соединение.