Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
07-02-2014_22-50-13 / сборник-к защите-лаб-раб_желтая_книжка.pdf
Скачиваний:
189
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
759.56 Кб
Скачать

23

105 Zn + NaOH + H2O → Na[Zn(OH)3] + H2

Взадачах 106 – 120 укажите, в каких процессах произошло окисление,

ав каких – восстановление. Укажите степени окисления атомов соответствующих элементов и количество отданных или принятых им иэлектронов:

№ п/п

Схемы уравнений реакций

106

а) NO2→ NO2;

б) NH4+ → N2O;

c) Cl2 → ClO

107

a) IO3→ I2;

б) NO3→ N2;

в) NO2 → NO2

108

a) NO2→ NO3;

б) NO3→ NO;

в) S → SO32−

109

a) Cl → ClO3;

б) H2O2 → O2;

в) NO3→ NH4+

110

a) I2 → IO3;

б) SO32− → S;

в) ClO3 → Cl

111

a) MnO4→ MnO42−;

б) Cr 3+ → Cr2O72−;

в) SO32− → SO2

112

a) SO32− → SO42−;

б) MnO4→ MnO2; в) Sn 2+ → Sn 4+

113

a) Cl2 → Cl ;

б) Fe → Fe 2+;

в) Cr2O72− → Cr 3+

114

a) MnO4→ MnO(OH)2; б) SO42− → S 2−;

в) I → I2

115

a) [Сr(OH)4] → CrO4 2−; б) Br2 → Br ;

в) NO3→ N2O

116

a) Al → [Al(OH)4] ;

б) H + → H2;

в) Cu 2+ → Cu +

117

a) Zn → [Zn(OH)4] 2−;

б) Fe 2+ → Fe;

в) H2O2 → H2O

118

a) SeO32− → SeO4 2−;

б) Cl2 → Cl ;

в) S 2− → S

119

a) As2O3 → AsO43−;

б) NO3→ NO;

в) SO32− → S

120

a) MnO4→ Mn 2+;

б) SO32− → SO42−;

в) SnO22− → SnO32−

Кинетика гомогенных реакций

В задачах 1-10 определите, во сколько раз изменится скорость данной элементарной реакции (все участники реакции – газообразные вещества) при изменении условий ее проведения: 1) при уменьшении концентрации компонента А в 3 раза; 2) при увеличении общего давления в системе в 4 раза. Напишите выражение для скорости реакции. Укажите порядок реакции по каждому реагенту и общий порядок реакции. Температура системы постоянна.

 

 

24

 

Реакция

Реакция

1

2A → B

6

2A + C → F + D

2

2A + B → C

7

A → B

3

A + 2B →C

8

2A → 2B + C

4

3A → C + D

9

A + B + C → D

5

A + B → C

10

A + 2C → 3D

В задачах 11-20 определите, во сколько раз изменится скорость данной элементарной реакции реакции (все участники реакции – газообразные вещества) при изменении условий ее проведения: 1) при увеличении парциального давления компонента A в 2 раза; 2) при трехкратном увеличении объема системы. Температура системы постоянна.

Реакция

Реакция

11

2A

→ B

16

2A + C → F + D

12

2A

+ B → C

17

A → B

13

A +2B → C

18

2A → 2B + C

14

3A → C+ D

19

A + B + C → D

15

A + B → C

20

A + 2C → 3D

В задачах 21-30 определите, во сколько раз изменится скорость реакции после того, как прореагирует указанная доля α(%) одного из реагентов, если известны исходные концентрации реагирующих веществ.

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Реакция

С0 А, моль/л

С0 В, моль/л

α, %

2B + A → 3C

1

2

25% A

2B + A → C

1,5

3,0

25% B

A + B → C + D

1,2

2,0

75% А

2A

→ B + C

2,6

0

90% А

A + B → 2C

3,0

3,5

60% В

3A

→ C+ D

0,5

0

10% А

A + 2B → 3D

1,4

3,0

30% В

2A

→ 2D + B

3,0

0

40% А

2A

+ B → C + D

0,8

1,5

80% А

3A

→ D + 2F

2,0

0

70% А

25

В задачах 31-40 определите, во сколько раз изменится скорость реакции, если к некоторому моменту времени концентрации веществ уменьшились на значения, приведенные в таблице. Исходные концентрации веществ (С0) известны.

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

Реакция

С0 (А), моль/л

С0 (В), моль/л

С(А), моль/л

2A

→ B

3,0

0

0,5

2A

+ B → C

2,0

1,0

1,2

A + 2B

→ C

1,0

2,0

0,2

3A

→ C +D

2,0

0

0,6

2B + A → C + D

1,5

3,0

0,4

2A

+ B → D

4,0

2,0

0,8

2B +А→ C

2,5

1,2

0,5

A + 2B → D

3,0

6,0

1,4

3B+А → D + F

1,40

2,0

0,3

2A

+ B → D + F

1,2

0,6

0,4

В задачах 41-50 определите, во сколько раз изменится скорость реакции по сравнению с начальной скоростью к некоторому моменту времени, если известна концентрация продукта реакции D (CD). Начальные концентрации веществ (С0 ) приведены в таблице. Предполагается, что в начальный момент времени концентрация продукта реакции D равна нулю.

Реакция

С0 А, моль/л

С0 В, моль/л

CD, моль/л

41

2A → D

3,0

0

0,5

42

2A

+ B → D

2,0

1,0

0,6

43

A + 2B → D

1,0

2,0

0,2

44

3A

→ C + D

3,0

0

0,5

45

2B + A → C + D

1,5

3,0

0,4

46

2A

+ B → D

4,0

2,0

0,8

47

2B → D

0

1,2

0,2

48

A +2B → D

3,0

6,0

1,4

49

3B → D + F

0

3,0

0,3

50

2A

+ B → D + F

1,2

0,6

0,4

26

В задачах 51-64 определите величину энергии активации реакции в интервале температур от 400 К до 500 К, если известен температурный коэффициент скорости реакции γ.

γ

γ

51

1,94

58

2,0

52

2,06

59

2,5

53

2,19

60

3,06

54

2,32

51

2,96

55

2,47

62

3,14

56

2,62

63

3,33

57

2,78

64

2,2

В задачах 65-76 рассчитайте энергию активации и температурный коэффициент скорости реакции, если известно время протекания реакции (t) при двух температурах при прочих равных условиях. За скорость реакции принять среднюю скорость, равную ±ΔС/t.

 

Т, К

t, мин

 

Т, К

t, мин

65

Т1 = 303К

t1=25мин

71

Т1 = 293К

t1=20мин

 

Т2 = 323К

t2=4мин

 

Т2 = 313К

t2=5мин

66

Т1 = 298К

t1=21мин

72

Т1 = 308К

t1=18мин

 

Т2 = 318К

t2=6мин

 

Т2 = 328К

t2=3мин

67

Т1 = 313К

t1=12мин

73

Т1 = 318К

t1=9мин

 

Т2 = 333К

t2=2мин

 

Т2 = 338К

t2=1,5мин

68

Т1 = 273К

t1=42мин

74

Т1 = 323К

t1=7,2мин

 

Т2 = 293К

t2=6,7мин

 

Т2 = 343К

t2=1,2мин

69

Т1

= 278К

t1=35мин

75

Т1

= 333К

t1=14мин

 

Т2

= 298К

t2=5мин

 

Т2

= 353К

t2=2,3мин

70

Т1

= 283К

t1=30мин

76

Т1

= 288К

t1=20мин

 

Т2

= 303К

t2=7мин

 

Т2

= 308К

t2=7мин

В задачах 77-86 рассчитайте, сколько времени будет длиться реакция при температуре Т2 , если известен температурный коэффициент скорости (γ) и время t1, за которое реакция заканчивается при температуре Т1 при прочих

27

равных условиях. За скорость реакции принять среднюю скорость, равную ±ΔС/t.

Т1, К

t1, мин

Т2, К

γ

77

303

25

323

2,0

78

293

20

313

2,5

79

298

21

318

2,06

80

308

18

328

2,32

81

313

12

333

2,19

82

273

42

293

3,0

83

278

35

298

3,3

84

333

13,8

353

2,62

85

283

30

303

3,14

86

288

20

308

2,9

В задачах 87-96 определите, на сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в n раз, если известен температурный коэффициент скорости реакции (γ).

γ

n

γ

n

87

2.5

40

92

3.14

150

88

3.06

20

93

2.9

60

89

2.32

10

94

3.3

200

90

3.14

100

95

2.06

10

91

2.62

30

96

2.19

50

В задачах 97-106 рассчитайте температурный коэффициент скорости реакции, энергию активации и предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса, если известны значения констант скоростей реакции при двух температурах.

Реакция

T, К

k

 

97

А → В

298

9 . 10—3 мин – 1

 

 

303

1,3 . 10 – 2

мин - 1

98

С → D

303

2,2 . 10 –3

мин – 1

 

 

308

4,1 . 10 – 3

мин - 1

99

А → В

273

2,46 . 10 – 5 мин – 1

 

 

28

 

 

 

313

5,76 . 10 – 3 мин - 1

100

А + В → С

282

2,37 л / (моль . мин)

 

 

287

3,204 л / (моль . мин)

101

С → D

823

2,5 . 105 с – 1

 

 

903

1,415 . 107 с - 1

102

А → В

323

1,8 . 10 2 с – 1

 

 

343

3,2 . 102 с - 1

103

А + В → С

298

3,29 л / (моль . с)

 

 

303

8,1 л / (моль . с)

104

С + D → F

333

0,75 л / (моль . ч)

 

 

353

0,94 л / (моль . ч)

105

A + B → D + F

497

3,6 . 10 –4 л / (моль . мин)

 

 

547

8,6 . 10 – 2 л / (моль . мин)

106

А + В → С

524

1,59 . 10 – 3 л / (моль . мин)

 

 

550

1,59 . 10 – 3 л / (моль . мин)

В задачах 107-116 рассчитайте энергию активации и температурный коэффициент скорости реакции, если при повышении температуры от Т1 до Т2 скорость реакции увеличилась в n раз.

Т1, К

Т2, К

n

Т1, К

Т2, К

n

107

823

903

50

112

282

287

1,5

108

525

550

2

113

273

313

100

109

497

547

240

114

303

308

5

110

298

303

3

115

298

303

10

111

323

343

10

116

333

353

20

Кинетика гетерогенных химических реакций

В задачах 1-10 определите, во сколько раз увеличится скорость гетерогенной химической реакции А(Т ) + В продукты с заданным общим

порядком реакции n и энергией активации ЕА

при увеличении температуры

на

Т, К и увеличении концентрации реагента В в заданное число раз.

n

ЕА

Т1, К

Т, К

С(В)2/С(В)1

 

 

 

29

 

 

 

 

кДж/моль

 

 

 

1

2

54

298

40

2

2

1,1

83

298

30

10

3

2,0

172

298

20

3

4

1,5

146

298

10

1,5

5

3

121

298

20

10

6

1,7

87

298

20

2

7

1,1

109

298

10

10

8

1,1

167

310

40

2

9

2

104

400

20

2

10

2

52

400

10

1,5

В задачах 11-20 определите энергию активации гетерогенной реакции, при известном температурном коэффициенте скорости реакции и заданном температурном интервале.

γ

T1,оС

T2, оС

γ

T1,оС

T2, оС

11

3,4

50

80

16

2,6

40

70

12

2,7

30

50

17

1,8

5

27

13

1,7

25

55

18

2,9

15

34

14

3,3

27

77

19

3,7

23

61

15

2,4

60

90

20

2,1

38

88

В задачах 21-30 при известной энергии активации Еа гетерогенной реакции 1) определите во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры от Т1 до Т2 ; 2) найдите температурный коэффициент скорости реакции.

T1, оС

T2, оС

Еа

 

 

 

кДж/моль

21

50

80

50

22

30

50

80

23

25

55

220

24

27

127

100

25

60

90

140

26

40

70

65

27

10

30

76

28

35

75

124

29

20

60

203

30

5

45

95

30

В задачах 31-40 при известной начальной температуре (T1) и температурном коэффициенте реакции определите, до какого значения нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась в z раз.

T1, oC

γ

z

31

50

3,0

27

32

30

2,7

10

33

25

1,7

60

34

27

3,0

100

35

60

2,0

64

36

40

2,0

200

37

20

2,2

150

38

10

2,5

40

39

150

3,5

16

40

24

2,6

8

В задачах 41-50 определите энергию активации и время, за которое образец твердого вещества полностью прореагирует при заданной температуре T3, если известно время реакции такого же образца при двух других температурах T1 и T2.

T1,оС

τ1, с

T2,оС

τ 2 , с

T3,оС

41

18

150

38

10 с

53

42

20

68

40

8 с

60

43

20

36

40

4

65

44

40

6

50

2

65

45

45

3

55

1

65

46

18

25

38

15 с

63

47

38

15 с

63

0,96 с

73

48

20

45

40

5

55

49

20

27

40

3

55

50

30

27

50

3

75

В задачах 51-60 определите, во сколько раз увеличится средняя скорость первой и второй гетерогенной реакций, если обе заканчиваются при 298 К за время τ, а при повышении температуры на ΔТ первая реакция заканчивается за время τ1, вторая – за τ2. Определите энергию активации каждой реакции.

τ ,мин

Т

τ 1 ,мин

τ 2 ,мин

 

 

31

 

 

51

27

30

1,0

3,37

42

54

30

2,0

6,75

53

32

20

5,12

8,0

54

25

40

5,0

6

55

40

10

3,5

1,5

56

32

25

1,5

2,4

57

16

15

10

8

58

28

35

8

2

59

35

5

18

24

60

56

45

8

15

В задачах 61-70 определите, во сколько раз увеличится константа скорости первой реакции при нагревании от Т1 до Т2 , если известно, что константа скорости второй реакции при нагревании от Т1 до Т2 увеличилась в «b» раз. Энергия активации Еа(1) первой реакции твердофазного взаимодействия в «а» раз больше энергии активации Еа(2) второй реакции.

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

a

2

1,5

2,3

3

1,8

1,4

2,5

1,2

2,4

1,7

b

100

200

50

10

20

160

300

650

4

2

В задачах 71-80 ответьте на вопросы, приведенные в таблице,

используя следующие данные: скорость гетерогенной реакции:

 

 

 

 

 

А(Т ) + В(Р) продукты

 

 

 

 

при концентрации C(B)1

= 0,24 моль/л составляет r1 = 7,95 × 10

− 3

моль

, когда

л × мин

 

 

 

 

 

 

 

прореагировало 65%

вещества В,

скорость реакции составила r2=

1,25 × 10− 3

моль

. Начальная концентрация

C(B)0 = 0,27 моль/л.

 

 

 

л × мин

 

 

 

 

 

 

Вопрос

 

 

 

71

 

Определите порядок реакции

 

 

 

 

72

 

Определите степень превращения вещества В за 20 минут

 

73

 

Определите начальную скорость реакции

 

 

 

74Определите τ 0,1 , время реакции, в течении которого прореагировало 10% вещества В

75 Определите τ 0,7 , время, за которое реакция завершилась на 70%

76 Определите степень превращения вещества В за 30 минут

 

32

 

77

Определите время полупревращения τ 1

2

 

 

78

Определите степень превращения вещества В за 10 минут

79

Определите константу скорости реакции

80Определите τ х , время реакции, в течении которого прореагировало 65% вещества В

Каталитические реакции

(Для всех задач: изобразите энергетическую диаграмму реакции, протекающую без катализатора и с катализатором, укажите тип реакции – экзо, или эндотермическая)

В задачах 1 – 20 определите, во сколько раз возрастет скорость некоторой реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 298 К, а энергия активации реакции в отсутствии катализатора равна Еа1 (кДж/моль), а в присутствии катализатора энергия активации понижается до значения Еа2 (кДж/моль)?

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Еа1,

100

120

240

206

90

80

81.5

150

60

95

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еа2,

45

60

180

102

32

53

48

94

20

24

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ п/п

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Еа1,

110

260

46

320

280

180

54

88

220

72

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еа2,

90

150

38

240

175

124

32

51

136

43

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 21 – 40 определите, во сколько раз возрастает скорость некоторой реакции в присутствии катализатора при указанной температуре, если энергия активации реакции в отсутствии катализатора равна 70 кДж/моль, а в присутствии катализатора равна 36 кДж/моль.

№ п/п

21

22

23

24

25

26

27

28

29

20

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

Т, 0С

200

30

90

40

35

50

60

72

80

100

№ п/п

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

Т, 0С

5

10

25

120

150

140

220

250

110

280

В задачах 41 – 60 определите энергию активации некоторой реакции, протекающей без катализатора, если в присутствии катализатора она равна указанной величине, а скорость реакции, протекающей в присутствии катализатора при 60 0С, в 10000 раз выше, чем скорость той же реакции при той же температуре в отсутствии катализатора.

№ п/п

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

Еа,

50

98

84,2

93,6

106

42

30,5

54

63

29

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ п/п

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

Еа,

120

21

48

130

38

140

68

74

36

160

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 61 – 80 рассчитайте изменение энергии активации некоторой реакции, протекающей при 80 0С в присутствии катализатора со скоростью r1, если известно, как уменьшается скорость реакции без катализатора r2 при той же температуре.

№ п/п

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

r1/ r2

50

100

84,2

300

38

400

700

74

1000

29

№ п/п

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

r1/ r2

200

21

500

93,6

600

42

30,5

800

63

5000

В задачах 81 – 100 рассчитайте время протекания реакции первого порядка в присутствии катализатора при температуре 450 0С до степени завершения 90%, если известно аналогичное время протекания этой реакции (t, час) и энергия активации без катализатора (Ea, кДж/моль), а также величина уменьшения энергии активации (ΔEa, кДж/моль) при использовании катализатора.

№ п/п

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

 

 

 

 

 

34

 

 

 

 

 

t

1

8

12

24

168

720

1

8

12

24

Ea

80

240

160

120

60

300

60

120

80

240

Ea

20

140

80

60

30

200

40

80

35

200

№ п/п

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

t

168

720

1

8

12

24

168

720

1

8

Ea

180

204

45

86

120

280

136

75

126

250

Ea

90

146

24

46

65

184

72

54

64

154

Химическое равновесие

В задачах 1 - 20 определите стандартное изменение энергии Гиббса rGT0 при заданной температуре Т. Укажите, в каком направлении (прямом или обратном) протекает реакция и как изменится направление реакции при увеличении или уменьшении: a) температуры; б) давления.

№№ п/п

Уравнение реакции

Т, К

1

2 Cl2 + 2H2O ↔ 4 HCl + O2

800

2

H2 + Cl2 ↔ 2 HCl

2000

3

2 NO + Cl2 ↔ 2 NOCl

570

4

PCl3 + Cl2 ↔ PCl5

400

5

H2 + Br2 ↔ 2 HBr

1150

6

2 CO + O2 ↔ 2 CO2

2000

7

CO + Cl2 ↔ COCl2

1100

8

2 NO + O2↔ 2 NO2

690

9

N2 + O2 ↔ 2 NO

4000

10

CO + 2 H2 ↔ CH3OH

380

11

2CO + 2 H2 ↔ CH3 COOH

680

12

C2H4 + H2O ↔ C2H5OH

310

13

CH4 + 4 Cl2 ↔ CCl4 + 4 HCl

6650

14

N2 + 3 H2 ↔ 2 NH3

450

15

C2H4 + H2 ↔ C2H6

1050

16

2SO2 + O2 ↔ 2SO3

510

17

2 NO2 ↔ N2O4

600

18

H2O + CO ↔ CO2 + H2

3000

19

2 H2S +3O2 ↔ 2 SO2 + 2H2O

600

20

2CH4 ↔ C2H2 + 3 H 2

1900