22

Варианты задач для самостоятельного решения

Варианты 1 -10

Вариант 1.

1. Константа скорости второго порядка для реакция нитроэтана со щелочью

СН₃СН₂NО₂ + ОН⁻ = Н₂О + СН₃СН₂NО₂⁻

имеет при 0^оК k = 39,1 л/моль*мин. Был приготовлен раствор 0,004 М нитроэтана и 0,005М NаОН, Через какое время прореагирует 90% нитроэтана?

2, Реакция окисления -аллилпалладийиодида иодом в водных растворах описывается следующим стехиометрическим уравнением:

-С₃Н₅PdIH₂O + I₂ = C₃H₅I + PdI₂ + H₂O

Начальные концентрации комплекса и йода равны 1,010^-3 и 0,510^-3 моль/л. За кинетикой реакции следили по изменению концентрации йода, Температура 20⁰С, Полученные результаты приведены в таблице:

Время , мин	0	5	10	20	30	40	50
[I2] 103, моль/л	0,500	0,334	0,237	0,130	0,077	0,047	0,029

Определите порядок реакции и найдите среднее значение константы скорости реакции.

3. Изучалось гетерогенное разложение аммиака на вольфрамовой проволоке при Т = 1373 К : NН₃ = ¹/₂N₂ + ³/₂ Н₂

Период половины превращения (_1/2) в зависимости от начального давления аммиака Р_о указан в таблице:

Ро, мм рт, ст,	265	130	58	35
1/2 , мин	7,6	3,7	1,7	1,0

Определите порядок реакции и константу скорости,

3. Определите порядок реакции 2СО=СО₂+С_ТВ при 583,2⁰С, если в одном случае общее давление в реакции за 30 мин уменьшилось с 1,049^,10⁵ до 0,924^,10⁵ Па, а в другом за тот же промежуток времени оно уменьшилось с 0,714^,10⁵ до 0,624^,10⁵ Па (V=const),

4. Вычислите порядок реакции пиролиза диборана (В₂Н₆ (газ)) при 10^оС из следующих данных по зависимости скорости реакции от концентрации диборана и найдите константу скорости,

   [ B2Н6 ] ,102, моль/л ,	2,153	0,433
   г,104, моль/(л,час)	7,4	0,73

5. Константа скорости инверсии сахарозы

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

глюкоза фруктоза

изменяется с ростом температуры следующим образом:

t, 0C	20	30	50
k  104, с-1	2,758	10,98	137,4

Определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса.

3. По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте Нº^, S_сº^(при С^o=1 моль/л и С^o=1 моль/см³) при температуре 105⁰С. Сделайте вывод о типе реакции (“нормальная”, “медленная” или “быстрая”)?

4. При изучении кинетики димеризации бутадиена получено уравнение зависимости константы скорости от температуры:

lgk = 5,062 +0,5 lgТ -5070/Т [л/(моль.с)]

Определите энергию активации и долю активных столкновений при 578 К, если стерический множитель равен 2,3*10^-5.

3. Превращение роданида аммония в тиомочевину – обратимая реакция первого порядка: k₁

NH₄SCN = (NH₄)₂C=S

k_-1

Рассчитайте константы скорости прямой и обратной реакции и константу равновесия на основании следующих данных по степени превращения NH₄SCN:

τ, мин	0	19	38	48	60	∞
α NH4SCN, %	2,0	6,9	10,4	12,3	13,6	23,2

3. Определите порядок реакции распада озона, если механизм его распада можно представить схемой:

O₃ + M  O₂ + O^ + M

O₂ + O^  O₃

O₃ + O^  2O₂

Предполагая концентрацию атомов кислорода во времени стацио­нарной, получите кинетическое уравнение для скорости распада озона. Сравните скорость распада озона со скоростью образования молекуляр­ного кислорода.

3. Кинетика цепной реакции фотохимического хлорирования тетрахлорэтилена в растворе C₂Cl₄ описывается уравнением

Получите приведенное выше уравнение, если реакция идет по следующей схеме:

k₀

Cl₂ + hν 2Cl^·

k_-1

Cl^· + C₂Cl₄ C₂Cl₅^·

k₂

C₂Cl₅^· + Cl₂ C₂Cl₆+ Cl^·

k₃

C₂Cl₅^· + C₂Cl₅^· C₂Cl₆ + C₂Cl₄

Вариант 2.

1. Для реакции 2NO + 2 H₂ = N₂ +2 H₂O найдено, что порядок по оксиду азота равен 2, а по водороду - первый, При 1000К константа скорости k =6·10^-4 л²/(моль²·с), Чему равна скорость реакции при [NO]= 0,05 M и [Н₂] = 0,01 М, Как изменится скорость, если концентрацию оксида азота утроить?

2. В результате реакции формальдегида с пероксидом водорода образуется муравьиная кислота. Реакция второго порядка.

НСНО + Н₂О₂ = НСООН + Н₂О

Если смешать равные объемы молярных растворов НСНО и Н₂О₂, то через 2 часа при Т = 333,2 К концентрация муравьиной кислоты становится равной 0,215 моль/л, Вычислите константу скорости реакции и определите, через сколько времени прореагирует 98% исходных веществ.

3. По мере течения реакции между эквивалентными количествами окиси углерода и хлора, согласно уравнению СО + Сl₂ = СОСl₂ при 300 К в присутствии катализатора наблюдалось следующее уменьшение общего давления системы:

, мин	0	5	10	15	21
Робщ,мм,рт, ст,	724	675	654	622	600

Определите порядок реакции (V=const) графическим и аналитическим методом.

4, В реакции А + В = АВ получены следующие начальные скорости при различных начальных концентрациях реагентов:

[А]0, моль/л	1,0	0,1	1,0
[В]0, моль/л	1,0	1,0	0,0025
r0, моль/(л ,с)	0,025	0,0025	0,00025

Напишите кинетическое уравнение реакции? Определите константу скорости,

5, При 518^оС время полупревращения реакции разложения ацетальдегида при начальном давлении 363 мм рт,ст, составляет 410 с, а при исходном давлении 169 мм рт, ст, _1/2 равно 880 с.

Определите порядок реакции и константу скорости реакции,

6. Реакция первого порядка имеет энергию активации 125 кДж/моль, а предэкспоненциальный множитель 5·10¹³ с^-1. При какой температуре время полупревращения для данной реакции составит а) 1 мин; б) 30 дней?

7. По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте Нº^, S_сº^(при С^o=1 моль/л и С^o=1 моль/см³) при температуре 105⁰С. Сделайте вывод о типе реакции (“нормальная”, “медленная” или “быстрая”)?

8. Рассчитайте константу скорости реакции между йодом и водородом при температуре 500⁰С, если средний диаметр столкновений составляет 210^-10 м, а энергия активации 167 кДж/моль. Стерический множитель равен 1.

9. Реакцию этерификации муравьиной кислоты этиловым спиртом

НСООН + С₂Н₅ОН НСООС₂Н₅ + Н₂О

изучали в водно-спиртовом растворе соляной кислоты с начальными концентрациями [HCOOH]₀ = 0.0677 M. В условиях избыточных концентраций С₂Н₅ОН и Н₂О, как прямая так и обратная реакция подчиняются уравнениям 1-го порядка. За кинетикой реакции наблюдали по изменению концентрации HCOOH. Результаты приведены в таблице:

τ, мин	0	50	100	150	∞
С HCOOH , М	43,52	40,40	37,85	35,10	24,28

Определите константы скорости прямой и обратной реакций.

6. Экспериментально установлено, что порядок реакции разложения перекиси водорода в присутствии ионов Cr₂O₇^-2 в зависимости от температуры изменяется от 0 до 2. Предположительно механизм этого процесса описывается схемой:

2H₂O₂ + Cr₂O₇^-2 = 2H₂O + Cr₂O₉^-2 k₁, k_-1

Cr₂O₉^-2  Cr₂O₇^-2 +O₂ k₂

Первая стадия этого процесса протекает быстро, а вторая стадия (лимитирующая)

-медленно. Найдите кинетическое уравнение реак­ции и объясните изменение ее

порядка с температурой.

6. Реакция между пероксидом водорода и ионом Fe²⁺ идет по следующей схеме:

Fe²⁺ + H₂O₂ = Fe³⁺ + H₂O + ¹/₂ O₂

k₁

Fe²⁺ + H₂O₂ FeOH²⁺ + HO^·

k_-2

Fe²⁺ + HO^· FeOH²⁺,

k₃

HO^· + H₂O₂ HO₂^· + H₂O

k₄

HO₂^· + Fe³⁺ Fe²⁺ + H⁺ + O_{2 .}

В ходе реакции образуются активные промежуточные частицы - свободные радикалы НО^ и НО₂^. Используя метод квазистационарных концентраций, по радикалу НО^ выведите кинетическое уравнение расходования Fe²