Задачи Крюкова / Кинетика 1

1. При взаимодействии эквивалентных количеств моноксида углерода и хлора по уравнению:

СО + Cl₂ → COCl₂

при 300 К в присутствии катализатора наблюдалось следующее уменьшение общего давления системы:

t, мин	0	5	10	15	21
р·10-5, Па	0.965	0.900	0.829	0.779	0.735

Определите порядок реакции (V = const).

Решение:

Давления, приведенные в условии задачи (за исключением первого), — это суммарные давления всех газов, а для вычисления константы скорости необходимо знать давление исходного вещества p_A в различные моменты времени. Рассчитаем это давление.

СО + Cl₂ → COCl₂

t = 0, p₀/2 p_0/2 0

t  0, (p₀/2)-x (p₀/2)-x x

Общее давление p в любой момент времени t равно:

_P= p₀-2x+x=p₀-x

_{Откуда x=}p₀-P

_{PА= (p0/2)-x=(p0/2)-p0+P=P-(p0/2)}

t, мин	0	5	10	15	21
р·10-5, Па	0,4825	0,4175	0,3465	0,2965	0,2525

Предположим, что реакция протекает, как реакция 1 порядка.

Воспользуемся аналитическим вариантом метода подбора:

Рассчитаем константы скорости реакции по уравнению (в случае равных концентраций):

Константа реакции, вычисленная по уравнению, для любого момента времени должна оставаться постоянной.

=0,0289 мин^-1

=0,0331 мин^-1

=0,0325 мин^-1

=0,0308 мин^-1

=0,0313 мин^-1

Так как в пределах ошибки опыта константа скорости постоянная, следовательно, эта реакция является реакцией первого порядка.

Воспользуемся графическим методом подбора:

Для реакции первого порядка уравнение прямой:

Т.к. опытные точки расположились прямолинейно на графике в координатах lnP–t, а на других графиках получались кривые, то это указывает на то, что рассматриваемая реакция имеет первый порядок.

Ответ: данная реакция 1 порядка.

2. Реакция С₆Н₅N(CH₃)₂ + CH₃I → С₆Н₅N(CH₃)₃⁺ + I^–

характеризуется единичными частными порядками по каждому из реагентов. При проведении реакции в нитробензоле (растворитель) при 24.8 ^оС константа скорости составляет 8.39·10^-5 . Рассчитайте время, через которое израсходуется 75% С₆Н₅N(CH₃)₂, если начальные концентрации реагентов были равны и составляли 0.1 моль/л.

Решение:

Реакция С₆Н₅N(CH₃)₂ + CH₃I → С₆Н₅N(CH₃)₃⁺ + I^– является реакцией второго порядка, когда начальные концентрации равны.

Рассчитаем время, через которое израсходуется 75% С₆Н₅N(CH₃)₂ :

)

=357568,5 c = 99,3 ч

Ответ: через 99,3 часов 100 часов.

3. Две реакции одинакового порядка имеют равные предэкспоненциальные множители, но их энергии активации различаются на 41.9 кДж/моль. Рассчитайте соотношение скоростей этих реакций при 600 К.

Решение:

Используя уравнение Аррениуса:

Т.к. данные о величине константы скорости неизвестны, то вместо константы скорости в уравнении Аррениуса можно подставить другие, связанные с ней величины. Например, начальные скорости реакции при разных температурах или время, за которое выход продукта реакции составит заданную величину при разных температурах.

Если ( 41,9 кДж/моль

Если ( )=41,9 кДж/моль

Ответ: ; 4462,79