формальная кинетика

Формальная кинетика

Задание 20.

На основании зависимости общего давления в реакционной смеси от времени протекания реакции А, протекающей в газовой фазе при постоянном объеме 1 м³ и температуре Т:

1. Определите парциальное давление исходного вещества в Па в моменты времени t.

2. Постройте график зависимости парциального давления исходного вещества от времени.

3. Постройте графики зависимости ln P = f (t) , 1/P = f (t) , где Р – парциальное давление исходного вещества. Сделайте вывод о порядке реакции.

4. Определите константу скорости реакции А. Концентрацию взять: а) в единицах давления Р (Па); б) в моль/л.

5. Определите порядок реакции дифференциальным методом Вант-Гоффа, построив соответствующий график. Скорость реакции считать по тангенсу угла наклона касательной к зависимости P = f (t) (см. п. 2)

6. Рассчитайте:

а) количество молей вещества, которое прореагировало к моменту времени t₁ ;

б) общее давление в системе в момент времени t₁;

в) время, за которое прореагирует 10% исходного вещества;

г) период полупревращения для реакции А.

Вариант 1. Реакция А: 2NO₂ = 2NO + O₂ , T = 631 K, t₁ = 200 c

t1 ,c	0	60	120	150	180	240	300
Р∙10−3, Па	5,246	5,690	6,005	6,130	6,240	6,424	6,570

Вариант 2. Реакция А: 2F₂O = 2F₂ + O₂ , T = 543 K, t₁ = 3000 c

t1 ,c	0	1200	2400	6000	12000	18000	24000
Р∙10−3, Па	4,515	4,661	4,787	5,092	5,432	5,659	5,820

Вариант 3. Реакция А: 2N₂O = 2N₂ + O₂ , T = 938 K, t₁ = 200 c

t1 ,c	0	30	60	120	240	300
Р∙10−3, Па	7,799	7,981	8,165	8,517	9,042	9,233

Вариант 4. Реакция А: C₂H₄Br = C₂H₄ + HBr , T = 693 K, t₁ = 200 c

t1 ,c	0	30	60	120	240	300
Р∙10−3, Па	5,762	6,179	6,566	7,258	8,366	8,806

Вариант 5. Реакция А: 2NO₂ = 2NO + O₂ , T = 656 K, t₁ = 200 c

t1 ,c	0	30	60	120	180	240
Р∙10−3, Па	5,454	5,966	6,316	6,916	7,038	7,224

Вариант 6. Реакция А: 2F₂O = 2F₂ + O₂, T = 523 K, t₁ = 10000 c

t1 ,c	0	1200	2400	12000	18000	24000
Р∙10−3, Па	4,348	4,377	4,422	4,671	4,799	4,910

Вариант 7. Реакция А: 2O₃ = 3O₂ , T = 353 K, t₁ = 80 c

t1 ,c	0	30	50	70	90	100	120
Р∙10−3, Па	17,609	20,628	22,041	23,109	23,917	24,242	24,772

Вариант 8. Реакция А: С₂Н₂ + Н₂ = С₂Н₄, T = 748 K, t₁ = 200 c

t1 ,c	0	60	120	150	180	240	300
Р∙10−3, Па	52,240	38,514	34,330	33,109	32,236	31,032	30,242

Вариант 9. Реакция А: С₂Н₂ + Н₂ = С₂Н₄, T = 778 K, t₁ = 170 c

t1 ,c	0	60	120	150	180	240	300
Р∙10−3, Па	52,444	33,138	30,207	29,518	29,018	28,382	27,977

Вариант 10. Реакция А: НСНО = СO + Н₂ , T = 880 K, t₁ = 10000 c

t1 ,c	0	1200	2400	6000	12000	18000	24000
Р∙10−3, Па	49,438	69,135	78,779	88,246	92,921	94,735	95,708

Вариант 11. Реакция А: СН₃ОСН₃ = СН₄ + СO + Н₂ , T = 825 K, t₁ = 200 c

t1 ,c	0	60	120	150	180	240	300
Р∙10−3, Па	53,503	77,825	96,634	104,357	111,162	122,384	131,053

Вариант 12. Реакция А: 2O₃ = 3O₂ , T = 343 K, t₁ = 170 c

t1 ,c	0	60	120	150	180	240	300
Р∙10−3, Па	13,124	14,824	16,085	16,887	17,018	17,709	18,222

Сложные реакции. Кинетика последовательных реакций.

Задание 21.

В реакционном сосуде при некоторой температуре протекает реакция первого порядка: А → В → С. Исходная концентрация вещества А – 1 моль/л. Константы скорости первой и второй стадий равны соответственно k₁ и k₂.

1. Рассчитайте концентрации веществ А, В и С в периоды времени от 1 до 10 ч через каждый час.

2. Рассчитайте время достижения максимальной концентрации вещества В (t_max). Как изменится t_max, если k₂ увеличится, а k останется без изменения?

3. Рассчитайте максимальную концентрацию вещества В в моль/л.

4. На основании данных, полученных в п.п. 1, 2 и 3, постройте график зависимости концентрации веществ А, В и С от времени. Графически определите концентрации веществ А, В и С при времени 4,5 ч.

5. Определите время, за которое прореагирует половина вещества А.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
k1, ч-1	0,3	0,2	0,4	0,3	0,4	0,5	0,4	0,5	0,5	0,6	0,6	0,6
k2, ч-1	0,1	0,1	0,1	0,2	0,2	0,3	0,3	0,2	0,1	0,1	0,2	0,3

Зависимость скорости химической реакции от температуры.

Задание 22.

1. Для реакции А (см. задание 20) на основании значений констант скорости при температурах Т₁, Т₂ и Т₃ постройте график зависимости ln k = f (1/T).

2. Графически определите энергию активации реакции А.

3. Аналитически определите энергию активации реакции А.

4. Определите предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса. Запишите уравнение Аррениуса для реакции А.

5. Определите константу скорости реакции А при температуре Т.

6. Определите температурный коэффициент скорости реакции А в интервале температур от Т₁ до Т₂.

7. На основании температурного коэффициента скорости реакции определите, во сколько раз изменится скорость, если температура повысится на 25 °С.

	Т1, К	k1	Т2, К	k2	Т3, К	k3	Т, К
1	656	7,70	592	0,84	631	3,40	646
2	523	1,45∙10−2	570	0,32	583	0,69	590
3	813	1,70∙10−5	783	4,64∙10−6	700	9,80∙10−9	777
4	710	6,59∙10−3	683	1,40∙10−3	750	7,28∙10−2	673
5	631	3,40	673	12,80	592	8,44∙10−1	600
6	543	5,72∙10−2	583	0,69	570	0,32	570
7	343	5,00∙10−3	373	9,30∙10−2	369	6,46∙10−2	380
8	825	7,11∙10−2	773	1,14∙10−2	748	4,70∙10−3	800
9	748	4,70∙10−3	825	7,11∙10−2	700	7,10∙10−4	819
10	783	3,60∙10−6	842	2,70∙10−5	700	1,23∙10−8	900
11	695	5,41∙10−6	751	1,27∙10−4	720	2,49∙10−5	768
12	346	6,84∙10−3	369	6,46∙10−2	373	9,30∙10−2	361