Задачи Крюкова / Кинетика 14

Задача №1. Изучая кинетику некоторой реакции А → продукты, обнаружено, что при начальной концентрации реагента А, равной 4.86·10^-3 моль/л, 50%-ная конверсия достигалась через 399 сек, при начальной концентрации, равной 2.28·10^-3 моль/л, – через 696 сек. Определите порядок реакции и константу скорости реакции.

Дано:

399 сек

696 сек

Найти:

1)Порядок реакции n

2)Константа скорости реакции k

Решение:

1)Расчет порядка реакции:

Так как нам известны две начальные концентрации вещества А и два времени полураспада соответственно, используем уравнение для расчета порядка реакции по методу Оствальда-Нойесса:

Данная реакция имеет порядок 1,7.

2)Расчет константы скорости реакции:

Для реакции n-порядка константа скорости рассчитывается по формуле:

В момент полураспада концентрация вещества А равна ( ):

Подставляем известные величины в уравнение и находим константу скорости реакции:

Ответ: n=1,7; k=0,0906 .

Задача №2. 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):

Таблица №1

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.

Дано:

k_-1 = 1.15·10^-5 мин^-1

T=303 К

n=1

Найти:

1)Константа скорости прямой реакции

2)Константа равновесия

Решение:

1)Сумма констант скоростей вычисляется по следующему уравнению, так как данная реакция первого порядка:

, где

Исходя из того, что с течением реакции концентрация и объём исходных веществ уменьшаются пропорционально увеличению концентрации и объёму продуктов реакции, заменим ,

Вычислим :

2) Константу равновесия можно вычислить из соотношения равновесных концентраций реагента и продукта ( :

3)Константу скорости прямой реакции получаем, зная значение константы скорости обратной реакции и константы равновесия:

Ответ: = ,

Задача №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.

Дано:

=900c

=300c

Найти:

x- количество , которое эфира, которое омыляется в течение 5 мин при 313 К.

Решение:

1. Так как исходные концентрации веществ в растворе равны, используем уравнение для нахождения констант скорости реакции первого порядка:

количество , которое вступило в реакцию.

Рассчитаем и :

2. Рассчитаем энергию активации:

3)Рассчитаем константу скорости :

4)Выразим из уравнения для нахождения констант скорости реакции первого порядка x:

Ответ: