ФОРМАЛЬНАЯ КИНЕТИКА_2

СЕМИНАР 9 КИНЕТИКА СЛОЖНЫХ РЕАКЦИЙ

1. Исходный спирт может давать три продукта по схеме:

Определите константы скорости всех реакций схемы, если в момент времени 4,3 секунды концентрации (моль/л) веществ в реакции составили: – 27,4; – 7,5; – 8,1; – 1,7.

Ответ: 0,0494 с–1; 0,0534 с–1; 0,0112 с–1

2. В реактор постоянного объема протекает реакция разложения вещества

Вычислите степень превращения вещества по каждому направлению через 1 час после начала реакции и соответствующее соотношение концентраций продуктов. В момент начала опыта концентрации продуктов равны нулю.

Ответ: 68 %; 17 %; 4,1

3. Реакция нитрования толуола относится к сложным параллельным реакциям, протекающей с образованием орта-, мета- и пара-нитротолуола. Определите константы скорости каждой реакции, если в начальный момент в системе присутствовало только исходное вещество в количестве 3 моль/л. По данным газожидкостной хроматографии определено, что через 30 минут образовалось о-нитротолуола – 0,346 моль/л, п- нитротолуола – 0,551 моль/л, мета-нитротолуола – следы. Приведите схематическое изображение кинетических кривых.

Ответ: 0,004567 мин–1; 0,007273 мин–1

4. Реакция разложения вещества может протекать параллельно по трем направлениям:

Концентрации (моль/л) продуктов в смеси через 10 мин после начала реакции равны: – 1,6; – 3,6; – 7,8. Определите константы скорости 1 − 3, если период полураспада вещества равен 8 мин. Приведите

схематическое изображение кинетических кривых.

Ответ: 0,00107 мин–1; 0,024 мин–1; 0,052 мин–1

5. Для последовательной реакции известны константы скорости двух реакций:

промежуточного продукта , а так же текущие концентрации , и при

стадии равна 100 мин–1, а второй – 10 мин–1. Рассчитайте время достижения максимальной концентрации промежуточного продукта , а так же текущие концентрации , и при , если начальная концентрация составляет 15 моль/л. Приведите схематическое изображение кинетических кривых.

Ответ: =0,02558 мин; ,=11,614 моль/л; =1,162 моль/л;=2,224 моль/л

7. Реакция термического крекинга нефти относится к консекутивной реакции, причем бензин является промежуточным продуктом, распадающимся на газообразные вещества. Определите максимальную концентрацию бензина и время ее достижения при крекинге 1 т нефти,

если при 673 К константа образования бензина равна 0,273 ч–1, а константа распада бензина – 0,102 ч–1.

Определите константы скорости прямой и обратной реакций. Приведите схематическое изображение кинетических кривых.

Ответ: 0,004048 ч–1; 0,001097 ч–1

9. Цис-транс-изомеризация стильбена (1,2-дифенилэтилена) – обратимая реакция первого порядка. Рассчитайте константы скорости прямой и обратной реакций, используя следующие экспериментальные данные:

Приведите схематическое изображение кинетических кривых.

Ответ: 6,56·10–5 с–1; 1,34·10–5 с–1

10. Определите константы скорости прямой и обратной реакций:

транс- = цис- =

при 573 К на основании данных о концентрации транс- = к моменту времени :

Приведите схематическое изображение кинетических кривых.

Ответ: 2,5·10–4 с–1; 1,8·10–5 с–1

11. Превращение роданида аммония 4 в тиомочевину (2)2 – обратимая реакция первого порядка. Рассчитайте константы скорости прямой и обратной реакций, используя следующие экспериментальные данные:

12. Реакция превращения -оксимаасляной кислоты в лактон представлеяет собой обратимую реакцию первого порядка как в прямом, так и в обратном направлении (концентрация воды постоянна):

Начальная концентрация -оксимаасляной кислоты была равна 0,1823 моль/л. В таблице приведены данные изменения концентрации лактона во времени:

Найдите константу равновесия данной реакции и значения констант прямой и обратной реакций.

Ответ: 2,68; 7,03·10–3 мин–1 ;2,63·10–3 мин–1

Задания по сборнику Белевского:

Глава XIII

1.3, 1.6, 2.6, 4.3*, 4.4*, 5.3, 6.5, 8.4, 9.6* 1.4, 2.1, 2.4, 3.3, 8.1, 9.3, 9.4, 10.2, 10.4

СЕМИНАР 10 ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

1. При увеличении температуры от 323 К до 353 К время полураспада некоторой реакции уменьшается в 15 раз. Определите температурный коэффициент Вант-Гоффа.

Ответ: 2,47

2. Константа скорости омыления этилацетата едким натром при 9,4°C равна 2,37 л/(моль мин), а при 14,4°C – 3,204 л/(моль мин). Определите энергию активации, предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса, температурный коэффициент Вант-Гоффа и значение константы скорости при 11°C.

Ответ: 40,7 кДж/моль; 7,23·107 л/(моль мин) (или 8·107 л/(моль мин)); 1,83; 2,607 л/(моль мин).

3. Константа скорости реакции при 22°C равна 2,40 мин–1, а при 27°C – 3,30 мин–1. При какой температуре константа скорости будет равна

3,00 мин–1?

Ответ: 25,5°C

4. Для реакции термического разложения 2 5 энергия активации равна 103,5 кДж/моль, а предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса равен 4,6 1013 с–1. Рассчитайте период полураспада реагента при –10°C и время, необходимое для завершения реакции на 90 % при

50°C.

Ответ: 62,9 суток; 45,7 мин

5. Зависимость константы скорости разложения фосфина от температуры выражается уравнением:

Рассчитайте опытную энергию активации при 800 К.

Ответ: 49,6 кДж/моль

6. Температурная зависимость константы скорости реакции разложенияв газовой фазе 2 (г) = 2(г) + 2(г) передается выражением:

ln = 33,12 − 32640 + 3,318 ∙ 1062

( , мольл ∙с ; , ). Рассчитайте энергию активации при 700 К.

Ответ: 192,6 кДж/моль

7. Рассчитайте энергию активации и температурный коэффициент ВантГоффа, если при повышении температуры от 300 до 330 К скорость реакции возрастает на порядок.

Ответ: 63174,2 Дж/моль; 2,15

8. Скорость реакции димеризации 1,1-дифенилэтилена в сернокислом

скорости при 30°C и температурный коэффициент Вант-Гоффа рассматриваемой реакции в интервале температур 30 ÷ 50°C, если

энергия активация равна 50 кДж⁄моль.

Ответ: 1,375 с–1; 1,85

9. Односторонняя реакция первого порядка при 260 К протекает на 30 % за 35 мин. Определите энергию активации, если при 300 К для той же самой глубины протекания требуется 1,5 мин.

Ответ: 51,1 кДж/моль

10. Период полупревращения некоторого вещества при 293 К в 33 раз превышает период полупревращения этого же вещества при 320 К. Определите энергию активации реакции.

Ответ: 100948 Дж/моль