Задачи Крюкова / Кинетика 6

1. Образование этилового эфира муравьиной кислоты при 303 К протекает по уравнению обратимой реакции первого порядка

НСООН + С₂Н₅ОН НСООС₂Н₅ + Н₂О.

При изучении кинетики этой реакции были получены следующие результаты (концентрацию кислоты определяли титрованием):

t, мин	0	1700	10000	14000	20000	40000
Объём кислоты, мл	29.44	28.59	24.77	23.05	21.28	16.80

Константа скорости обратной реакции k_-1 = 1.15·10^-5 мин^-1. Концентрация продукта прямой реакции в начальный момент равна 0. Определите константу скорости прямой реакции и константу равновесия.

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 полупревращения йодметана, если его начальная концентрация составляла 0.01 моль/л, а начальная концентрация диметилфениламина – 0.05 моль/л.

Решение:

Мы имеем дело с реакцией 2ого порядка. Запишем ее в виде:

А + В → Р

где А – С₆Н₅N(CH₃)₂ ,

В - CH₃I ,

Р – (С₆Н₅N(CH₃)₃⁺ + I^–)

Т.к. А ≠ В, то используем формулу:

где – количество прореагировавшего вещества А и В, либо получившегося вещества Р.

Время полупревращения для реакции 2ого порядка:

Если в это уравнение подставить все значения, то

В данном случае получить время полупревращение нельзя, т.к. когда прореагирует 20% С₆Н₅N(CH₃)₂ , то CH₃I закончится полностью.

Если рассмотреть время полупревращения, за которое израсходуется половина CH₃I (меньшего по количеству вещества), то получится, что:

3. В растворе содержится 0.1 моль этилацетата и 0.1 моль NaOH. При 283 К в течение 15 минут омыляется 10% эфира, а при 298 К за тот же промежуток времени – 20%. Вычислите количество эфира, которое омыляется в течение 5 мин при 313 К.

Выразим уравнение в виде:

А + В → Р

Но т.к. концентрации веществ равны, можно переписать:

2А → Р

Для удобства составим таблицу:

T = 283K	t = 15 мин	10% эа
T = 298K	t = 15 мин	20% эа
T = 313K	t = 5 мин	Сэа - ?

Найдем константы скорости для реакции 1ого порядка:

Определим энергию активацию Еа и через нее найдем k₃₁₃ :

Из уравнения константы скорости выразим и найдем концентрацию Сэа:

Ответ: 0.0852 или 8.52%