книги из ГПНТБ / ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв
.pdfДля реакції третього порядку (п = 3) при умові Со,л=Со,е=Со,с=
= С0 |
швидкість реакції і константу швидкості |
можна записати рів |
|||
няннями |
|
|
|
|
|
|
dC |
K(C0~Cxf; |
|
|
(VII, 17) |
|
dt |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
(VII.8) |
|
|
с2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де C0 |
— початкова концентрація реагуючої речовини; Сх |
- |
зменшен- |
||
ня концентрації реагуючої речовини за проміжок часу |
t. |
|
|||
Період піврозпаду реакції третього порядку |
дорівнює |
|
|
||
(VII, 19)
2КС\
де К — константа швидкості реакції третього порядку; С0 — початко ва концентрація реагуючої речовини.
Для реакції нульового порядку (п = 0) швидкість процесу не за лежить від концентрації реагуючої речовини і швидкість реакції до
рівнює |
константі швидкості |
реакції. |
|
Для |
одномолекулярної |
оборотної |
реакції, що протікає за схемою |
|
|
А & |
В, |
швидкість реакції в певний момент часу дорівнює різниці швидкостей
прямої і зворотної |
реакцій: |
|
|
|
|
|
|
dCx |
= Кі (Со.А |
— Сх) — К2 |
(С0,в + |
Сх), |
(VII.20) |
|
dt |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
де Кі |
— константа |
швидкості прямої реакції; К2 |
— константа швид |
|||
кості |
зворотної реакції; Со,д — початкова |
концентрація |
речовини А; |
|||
Со,в — початкова |
концентрація |
речовини |
В; Сх |
— зміна |
концентра |
|
ції реагуючих речовин Л і В за певний проміжок часу. |
|
|||||
Порядок реакції можна визначити методом обчислення константи швидкості. Цей метод полягає ось у чому: підставляємо дослідні дані в рівняння константи швидкості (першого або другого порядку). Якщо підставляння різних даних дає однакове значення К, то реакцію вва жають реакцією відповідного порядку (першого або другого — це за лежить від рівняння константи, в яке підставляли дослідні дані).
Порядок реакції можна також визначити методом розрахунку періо ду піврозпаду за формулою
Ті
п = |
+ 1, |
(VII.21) |
|
"0.2 |
|
|
"0,1 |
|
де Tj — період піврозпаду при початковій концентрації Co,і; ?г період піврозпаду при початковій концентрації Со,2-
Задача. Як зміниться швидкість реакції 2Н2 + 0 2 = 2 Н 2 0 (рід.),
якщо тиск збільшити в 5 раз?
Р о з в ' я з а н н я . Якщо позначити початкову концентрацію вод ню через Сн2 , а кисню — через Со2 , то швидкість реакції при початко вому тиску буде
|
|
v, = КСн£о,. |
|
(а) |
|
При |
збільшенні тиску в 5 раз концентрація водню і кисню |
збіль |
|||
шується |
в стільки ж разів і буде 5Сн2 ; |
5Со„- |
|
||
Рівняння швидкості |
реакції |
при збільшенні тиску в 5 раз набере |
|||
вигляду |
|
|
|
|
|
|
о2 = |
К (5Сн,)2 |
5Со2 = |
125КСн2 С0 г . |
(б) |
З рівнянь (а) і (б) випливає, що при підвищенні тиску в 5 раз швид кість реакції збільшується в 125 раз.
Задача. Визначити середнє значення константи швидкості реакції першого порядку розкладу Н 2 0 2 у водному розчині, якщо на титруван
ня однакових об'ємів витрачено такий об'єм розчину |
КМп04 : |
|
|||
t — час взяття проб |
від початку досліду, хв . . . |
0 |
10 |
20 |
ЗО |
V — об'єм розчину |
К М п 0 4 , мл |
21,6 |
12,4 |
7,2 |
4,1 |
Р о з в ' я з а н н я .
2KMn04 + 3H2 S04 |
+ 5 Н 2 0 2 = K2 S04 |
4- 2MnS04 + 50 2 + |
8Н 2 0 . |
||||||||||||
Константа швидкості |
реакції |
першого |
порядку: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
К = |
|
JLi n _ £ o _ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
t |
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
Початкова концентрація С0 = |
21,6 мл, а концентрація |
для відпо |
|||||||||||||
відних моментів часу: 12,4; 7,2 і 4,1 мл. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Константа швидкості реакції розкладу Н 2 0 2 |
для кожної проби роз |
||||||||||||||
чину |
Н 2 0 2 : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
2,303 , |
21,6 |
= |
„ п С г с |
|
-1 |
; |
|
|
||||
|
|
Кг = |
- J 7 j - lg |
|
|
0,0555 |
хв |
|
|
|
|||||
|
|
К3= - ^ j * L i g - ^ L |
= 0,05495 « 0 , 0 5 5 0 хв" 1 ; |
|
|||||||||||
|
|
„ |
2,303 , |
21,6 |
|
г, пссл |
|
|
- 1 |
|
|
||||
|
|
Кз = |
|
lg -ft- = |
0,0554 |
|
хв . |
|
|
||||||
Середнє значення |
константи |
|
швидкості |
реакції |
розкладу Н 2 0 2 : |
||||||||||
к |
= |
Кг + *, + Ks |
= |
0,0555 + 0,0550 + 0,0554 |
= |
Q 0 |
5 5 3 и |
_ , |
|||||||
|
|
З |
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача. |
Розклад N 2 0 5 |
є реакцією |
першого |
|
порядку, |
константа |
|||||||||
швидкості |
якої дорівнює 0,002 х в - 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Визначити, скільки |
процентів N 2 0 5 |
розкладеться |
за 5 год. |
||||||||||||
|
Р о з в ' я з а н н я . |
Беремо початкову концентрацію N 2 0 5 за 100% |
|
(С0 |
= 100), а кількість |
N 2 0 5 , розкладеного за 5 год, позначимо че |
|
рез |
Сх. |
|
|
|
Константа швидкості реакції першого порядку |
||
|
К _ J-J-3 - lg |
С о |
|
|
|
t |
Са — Сх |
Підставимо числові значення К, С0 і t в це рівняння:
Л Л А |
О |
2,303 , |
100 |
° ' 0 0 |
2 |
= -5 - 60- к |
100 - С, ' |
і розв'язуємо рівняння відносно Сх:
lg(100 — Сх) = lg 100 — о т |
2 3 |
0 5 |
3 ' 6 |
0 = 2—0,2606 = 1,7394, |
|||||||||||||
або |
|
|
|
|
|
100 — Сх |
= 54,88, |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
звідки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сх= |
100 —54,88 = 45,12%. |
|
|
|
|||||||||
Задача. Визначити |
порядок |
|
реакції |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2СО = С 0 2 |
+ С |
|
|
|
|
|
|||||
при 583,2 К, |
якщо в |
одному |
випадку |
тиск |
за |
ЗО |
хв |
зменшився |
|||||||||
від 1,049 • 105 до 0,924 • 105 |
Па, а в другому |
за той самий |
проміжок |
||||||||||||||
часу — від 0,714 • 105 |
до 0,624 • 106 Па (V = |
const). |
|
|
|||||||||||||
Р о з в ' я з а н н я . |
Константа |
швидкості |
|
реакції |
першого поряд |
||||||||||||
ку дорівнює |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
для |
першого |
випадку: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
К |
- |
1 |
In С ° |
- |
2 ' 3 0 3 |
lg |
Ш |
9 |
•1 0 6 |
- |
|
0 00122 хв" 1 |
|
|||
для |
А |
і - |
— |
1П с |
- |
3 0 |
|
lg |
0924. 1 0 5 |
- V , U U 4 _ _ |
ХВ |
, |
|||||
другого |
випадку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
„ |
2,303 , |
0,714-106 |
= |
лпп/іло |
V D - l |
|
||||||||
|
|
|
К, |
= - д о - lg |
0,624 • 105 |
° ' 0 |
0 |
4 4 9 |
Х В |
• |
|
||||||
Оскільки маємо майже однакові значення константи швидкості для першого і другого випадків, то можна вважати, що розглядувана ре акція є реакцією першого порядку.
Задачі
1. 1 л 2 М розчину СН3 СООН змішали з 1 л З М розчину С 2 Н 5 0Н . Визначити швидкість реакції утворення етилацетату
СН3 СООН + С2 Н5 ОН = СН3 СООС2 Н5 + Н 2 0
в початковий момент.
Як зміниться початкова швидкість, якщо перед змішуванням роз чини розбавити однаковими об'ємами води?
Відповідь: 1,5 К; у 4 рази.
2. Константа швидкості |
реакції |
|
||
|
|
А + 25 = |
АВ2 |
|
дорівнює 5 • 10 - 3 кмоль2 |
• м6 |
• с — 1 . |
СА = 0,5 кмоль • м~3 і Св = |
|
Визначити |
швидкість |
реакції при |
||
= 0,4 кмоль |
• м — 3 . |
|
|
|
Відповідь: 4 • 10 - 4 кмоль • м~~3 • с — 1 .
3. Обчислити константу швидкості реакції утворення фосгену СО + С12 = СОС12,
якщо при 300 К кількість реагуючих речовин змінюється так:
t, хв |
0 |
12 |
24 |
С—концентрація CO або С1 2 , кмоль • м ~ 3 |
. . 0,01873 |
0,01794 |
0,01734 |
Визначити концентрацію початкових речовин через 3 год після по
чатку |
реакції. |
|
|
|
Відповідь: 0,1872 кмоль • м~3 |
• х в - 1 ; |
1,15 • 10~~2 кмоль |
• м _ 3 . |
|
4. |
Константа швидкості реакції |
першого |
порядку дорівнює |
5,2 X |
X 10~2 х в - 1 .
Визначити, скільки процентів вихідної речовини розкладеться за 10 хв і скільки часу потрібно для розкладу 99% вихідної речовини.
Відповідь: 40,57%; 88 хв 36 с.
5. У медицині для лікування раку застосовують радіоактивний
кобальт |°Со з періодом піврозпаду 1826 діб.
Визначити константу розпаду ізотопу кобальту і число атомів ко бальту, які розпалися протягом доби в 1 мг Co.
Відповідь: 3,797 • 10~4 доби; 5,11 • 1016 атомів.
6. Активність ізотопу полонію І4° Ро за 35 діб зменшилася на 16,1 %• Визначити константу розпаду, період піврозпаду і час, протягом
якого розпадається 90% вихідної кількості ізотопу полонію. Відповідь: 5,15 • 10_ 3 доби; 138,2 доби; 460,3 доби.
7. Зразок ураніту містить 61,14% урану I f U і 18,10% свинцю. Атомна маса свинцю дорівнює 206,06.
Визначити вік мінералу (мінімальний вік земної кори), якщо пе- •ріод піврозпаду урану І28 U становить 1,644 • 1012 доби.
Відповідь: 6,981 • 10" доби.
8. Речовину А змішано в рівних кількостях з речовинами В і С. Через 10 хв половина речовини А прореагувала.
Скільки залишиться речовини через 20 хв, якщо відповідна реак
ція: 1) першого порядку, 2) другого |
порядку, 3) третього порядку і |
|
4) нульового |
порядку. |
|
Відповідь: |
25%; 33,3%; 37,8% і |
100%. |
6 2-2682 |
153 |
9. Окислення FeCl2 за допомогою КС103 при наявності Н О є реакці єю третього порядку. Якщо час виражати в хвилинах, а концентрацію в кіломолях на 1 м3 , то константа швидкості цієї реакції приблизно дорівнює одиниці.
Визначити, яка буде концентрація FeCi2 через 20 хв після початку реакції, якщо початкові концентрації всіх реагуючих речовин дорів нюють 0,1 кмоль • м—3.
Відповідь: 0,08 кмоль • м~3 .
10. |
Перекис |
водню при наявності колоїдальної |
платини розкла |
|
дається |
з виділенням кисню: |
|
|
|
|
|
2 Н 2 0 2 = 2Н 2 0 + 0 2 . |
|
|
В одному з дослідів дістали такі результати: |
|
|
||
|
t, хв |
10 |
30 |
оо |
|
F O „ C M 8 |
3,3 |
8,1 |
15,6 |
Визначити порядок реакції, константу швидкості реакції і знайти
час, протягом якого розкладеться 50% |
початкової |
кількості |
Н 2 0 2 . |
|||||||||
Відповідь: |
Перший; 2,409 • 10~2 |
хв"1; |
28,78 хв. |
|
|
|
|
|
||||
11. Відновлення оксиду азоту (II) воднем протікає |
за таким |
рів |
||||||||||
нянням: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2NO -4- 2Н 2 |
N 2 + 2 Н 2 0 (рід.). |
|
|
|
|
|
||||
Якщо вихідні гази |
взяти в |
еквівалентних |
кількостях |
при |
р = |
|||||||
= 0,454 • 106 |
Па, то протягом 102 с тиск їх зменшується вдвічі; якщо ж |
|||||||||||
початковий тиск дорівнює 0,384 - 105 Па, то він зменшується |
вдвічі |
|||||||||||
через |
140 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Визначити |
порядок |
реакції. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відповідь: |
Третій. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12. |
Було знайдено, що в деякій |
реакції при зміні початкової |
кон |
|||||||||
центрації від 0,502 до 1,007 кмоль |
• м~3 |
період піврозпаду |
зменшує |
|||||||||
ться від 51 до 26 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Визначити порядок і константу швидкості цієї реакції. |
|
|
|
|||||||||
Відповідь: |
Другий; |
0,0386 кмоль- 1 • м3 • с - |
1 . |
|
|
|
|
|
||||
13. |
Перетворення |
роданіду |
амонію |
NH4NCS в тіосечовину |
||||||||
(NH2 )2 CS є оборотною одномолекулярною |
реакцією. Для цієї |
реакції |
||||||||||
знайдено такі експериментальні дані: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
t, хв |
|
|
|
|
|
0 |
|
19 |
38 |
|
60 |
|
Кількість прореагованого |
N H 4 N C S , |
% |
|
2,0 |
6,9 |
10,4 |
13,6 |
|||||
Після досягнення стану рівноваги 21,2% роданіду амонію перетво рюється в тіосечовину.
Визначити константу рівноваги і константи швидкості прямої і зворотної реакцій.
Відповідь: 0,269; 1,62 - К Г 3 і 6,0 • К Г 3 хв.
ЗАЛЕЖНІСТЬ ШВИДКОСТІ РЕАКЦІЇ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ. ЕНЕРГІЯ АКТИВАЦІЇ
Залежність константи швидкості реакції від температури визна чають за рівнянням Арреніуса
\пК = - ^ - + В, |
(VII.22) |
де Е* — енергія активації реакції, Дж • кмоль- 1 ; |
R — універсальна |
газова стала (8,314 кДж • кмоль- "1 • К~1); В — стала.
Енергія активації — це мінімальний (порівняно з середньою вели чиною) надлишок енергії частинок реагуючої речовини в момент їх участі в акті хімічного перетворення.
Енергію активації можна обчислити за формулою
|
Е* = 2 . 3 0 З Д 7 \ Т 2 |
] g |
^ |
№ 2 3 ) |
||
де Krt — константа |
швидкості реакції при температурі |
Тг; Ктг — кон |
||||
станта швидкості реакції при температурі |
Т2. |
|
||||
При підвищенні |
температури на 10 К швидкість реакції збільшує |
|||||
ться приблизно в |
2—4 |
рази |
(правило |
Вант-Гоффа): |
|
|
|
|
к |
Т*-Ті |
|
(VII.24) |
|
|
|
Кт |
У ш |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де 7 — температурний |
коефіцієнт швидкості реакції. |
|
||||
При однаковій |
початковій |
концентрації |
реагуючих |
речовин добу |
||
ток константи швидкості реакції на період піврозпаду є сталою вели
чиною для певної |
реакції |
при будь-якій |
температурі: |
|
|
|||
|
|
Яг.тт, = Кт.гт, = |
const, |
|
(VII,25) |
|||
де Tr, — період |
піврозпаду речовини |
при |
температурі |
7\; їтг — |
||||
період піврозпаду речовини при температурі |
Т2. |
|
|
|||||
Задача. Константа швидкості реакції |
|
|
|
|
||||
|
|
|
С + 0 2 |
= С 0 2 |
|
|
|
|
змінюється із зміною температури так: |
|
|
|
|
||||
7\ |
К |
773 |
873 |
973 |
1073 |
1173 |
1273 |
|
К, |
х в - i |
0,073 |
0,447 |
2,15 |
6,81 |
13,72 |
19,49 |
|
На основі наведених даних визначити температурний коефіцієнт швидкості реакції для кожного температурного інтервалу і темпера
турний коефіцієнт швидкості |
реакції в межах від 773 до 1273 К. |
|||||||||
Р о з в ' я з а н н я . |
Температурний |
коефіцієнт швидкості |
|
реакції |
||||||
в інтервалі |
між 773 і 873 К можна знайти з рівняння |
(VII,26), |
підста |
|||||||
вивши значення Т і розв'язавши його відносно lg у1: |
|
|
|
|
|
|||||
|
l O l g - ^ |
|
l O l g ^ I |
|
|
|
|
|
|
|
= |
6 /С |
_ |
0 ( o73 |
_ |
10 • 0,7870 |
п |
П 7 |
Я |
7 |
' |
Г . - Г , |
~ |
8 7 3 - 7 7 3 |
~ |
100 |
= |
° ' 0 |
7 |
8 7 |
||
6* |
|
|
155 |
|
|
|
|
|
|
|
або
Vі = 1,199.
Температурний коефіцієнт швидкості реакції в межах 873 і 973 К:
|
|
l O l g - ^ - |
l O l g - ^ - |
|
|
1„ 1 |
1 |
К Ъ |
° ' 4 4 7 |
Ю • 0,6821 |
Л Д Я 9 |
] 8V |
= |
Г г _ Г і |
= 9 7 3 - 8 7 3 = |
ТОО |
= 0.0682, |
або |
|
|
|
|
V11 |
= 1,17. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Температурний коефіцієнт швидкості реакції в |
|
інтервалі |
973 1 |
|||||||||
1073 К: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КТг |
|
1 Я 1 _ 6,81 |
|
|
|
|
|
|
||
, |
п і |
Ю і й - т г ^ |
_ |
іо lg - |
_ |
10 • 0,5007 |
|
_ n n f - n l |
|
|||
K |
T T |
ё |
2,15 |
|
|
|||||||
l g Y |
— |
Тг — Тг |
|
1073 — 973 |
~ |
|
100 |
|
— U.UOUl, |
|
||
або |
|
|
|
|
Vі " = 1,123. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Температурний коефіцієнт швидкості реакції в |
інтервалі |
1073 і |
||||||||||
1173 К: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l O l g - ^ |
|
10 lg 1 3 ' 7 2 |
|
|
|
|
|
|
||
. |
IV |
* г , |
_ |
g |
6,81 |
_ |
10 • 0,3042 |
|
_ - „ _ . |
|
||
або |
~ |
Tt — Tt |
~ |
1 1 7 3 - 1073 |
_ |
|
100 |
|
- U , U 0 U 4 , |
|
||
|
|
|
|
|
= 1,073. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
V I V |
|
|
|
|
|
||
Температурний коефіцієнт швидкості реакції в |
інтервалі |
1173 і |
||||||||||
1273 К: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
V |
10 lg 1 |
9 - 4 9 |
10 • 0,1525 |
nт |
|
о |
|
|||
|
|
" |
13,72 |
К |
|
|||||||
|
lgYVV -= - 12731173 |
= |
І00 |
|
= 0,0153, |
|
||||||
або |
|
|
|
|
Vv |
= 1,036. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Середній температурний коефіцієнт швидкості реакції в інтервалі температур від 773 до 1273 К дорівнюватиме:
у1 + у11 |
+ у ш + v I V |
+ yv |
_ |
1,199 + 1,17 + 1,123 + 1,073 + 1,036 |
_ |
||
v = |
- |
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
= |
1,12. |
|
|
Задача. |
У скільки |
разів збільшиться швидкість реакції при під |
|||||
вищенні температури |
від 293 до 373 К, якщо температурний |
коефі |
|||||
цієнт швидкості реакції |
дорівнює З? |
|
|
||||
Р о з в ' я з а н н я . |
|
Якщо |
добуток концентрації реагуючих |
|
речо |
||
вин дорівнює одиниці, то швидкість реакції дорівнює константі швид кості реакції. При цих умовах швидкість реакції при температурі Т2 дорівнює
т,-т.
VT, = vTly
Швидкість |
реакції при 373 К: |
|
|
|
|
|
|
|
373—293 |
|
|
|
|
|
С373 = ^293 - 3 |
1 0 |
= и2 9 3 |
• З 8 |
= у 2 9 3 |
• 6561. |
Отже, при підвищенні |
температури |
на |
80 К |
швидкість реакції |
||
збільшується |
в 6561 раз. |
|
|
|
|
|
Задача. Для реакції розкладу |
|
|
|
|
||
2НІ = Н 2 + І2 константи швидкості при 575 і 700 К відповідно дорівнюють 1,22 • 10_ 6
і 1,16 • 10~3 |
кмоль - 1 |
• м 3 • хв- "1 . |
|
|
|
|
|
|
|||||
Визначити |
енергію |
|
активації, константу швидкості реакції при |
||||||||||
625 К і температурний |
коефіцієнт |
швидкості |
реакції. |
|
|
|
|||||||
Р о з в ' я з а н н я . |
|
Енергія |
активації дорівнює |
|
|
|
|||||||
|
|
Кт |
|
|
|
|
|
„„ |
, |
1,16 - 10—3 |
|||
2,303tf7\7\, lg |
|
|
2,303 • 8,314 • 103 • 575 • 700 lg |
|
|
|
|||||||
|
|
КТі |
|
|
|
|
|
|
|
1,22 |
|
|
|
|
Г 2 |
— 7\ |
|
|
|
|
|
|
700 — 575 |
|
|
|
|
2,303 • 8,314 • 103 • 575 • 700 • 2,9781 |
, „ |
0 м п |
|
_1 |
. |
||||||||
|
|
|
|
125 |
|
- |
|
= 183,7 МДж • кмоль |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Температурний |
коефіцієнт |
швидкості |
реакції: |
|
|
|
|||||||
|
|
Кт |
|
|
, |
1,16 • Ю - 3 |
|
|
|
|
|
||
|
101g-j=ia- |
|
Ю lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
rt _ |
|
* г , |
|
|
|
1,22 • 10~6 |
_ |
10 • 2,9781 |
_ n |
„ , , я „ |
|||
»g У - |
Тг — Тг |
|
~ |
7 0 0 - 5 7 5 |
~ |
Ї25 |
— V,Z6Q<i, |
||||||
або |
|
|
|
|
|
= |
1,731. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|||
Константа швидкості |
реакції при 625 К: |
|
|
|
|
||||||||
|
|
TT—TT |
|
|
|
625-575 |
|
|
|
|
|
||
КТш |
= КТіу |
1 0 |
|
= Кьпу |
|
1 0 |
= |
1,22 - 10-^(1,731)* = |
|
||||
|
|
= |
1,896 • 10~5 |
кмоль"1 |
• м3 |
• х в - 1 . |
|
|
|
||||
Задача. При 283 К реакція |
між 1 л |
0,05 н. розчину етилацетату |
|||||||||||
і 1 л 0,05 н. розчину NaOH за 16,8 хв протікає на 50%. |
|
|
|||||||||||
Визначити, за який час відбудеться омилення половини ефіру при |
|||||||||||||
308 К, якщо |
всі інші |
умови не змінюються. Температурний |
коефіці |
||||||||||
єнт швидкості реакції дорівнює 2. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Р о з в ' я з а н н я . |
|
Час, протягом якого |
відбувається |
омилення |
|||||||||
50% етилацетату, обернено пропорційний константі швидкості реак ції:
ті |
= ктг |
%з |
Krt |
З другого боку, відношення |
констант швидкостей реакції при Т2 і |
Тх можна визначити за рівнянням
кТг~Ті
А Г 2 |
10 |
ЗВІДКИ
^ = v ш .
або
lg Ч = lg Ч ~ |
lg У = lg 16,8 - 3 0 8 - 2 8 3 lg 2 = 1,2253 - |
— 2,5 lg2 = 1,2253 —2,5 • 0,301 =0,4728. т2 = 2,97 хв.
Задачі
14. У скільки разів збільшується швидкість реакції при підви щенні температури від 283 до 373 К, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2?
Відповідь: 512.
15. При якій температурі слід проводити реакцію, щоб швидкість її при 323 К зменшилася в 10 раз? Температурний коефіцієнт швидкос ті реакції дорівнює 2,5.
Відповідь: 298 К.
16. Визначити температурний коефіцієнт швидкості омилення етилацетату лугом NaOH для кожного температурного інтервалу і середній температурний коефіцієнт швидкості реакції в межах від 273 до 298 К, якщо константа швидкості цієї реакції змінюється із зміною температури так:
Т, |
К |
273 |
293 |
298 |
К, |
кмоль~1-м3 -хв-1 |
1,17 |
5,08 |
6,56 |
Відповідь: 2,084; 1,667; • 1,876. |
|
|
) |
|
17. У скільки разів збільшується |
швидкість |
розчинення |
заліза |
|
в 5 %-ній соляній кислоті при підвищенні температури від 293 до 343 К, якщо температурний коефіцієнт швидкості розчинення дорівнює 2,8?
Відповідь: |
172,2 |
раза. |
|
|
|
18. Обчислити швидкість |
реакції |
|
|||
|
|
|
СО + Н 2 0 & с о 2 + н 2 |
||
при 313,2 К, якщо |
при цій температурі |
константа швидкості реакції |
|||
дорівнює |
8,15 • 10 |
кмоль |
• м 3 • хв |
і початкові концентрації |
|
реагуючих |
речовин CO і Н 2 0 відповідно дорівнюють 0,1 і 0,2 кмоль х |
||||
• - - , - 3 |
|
|
|
|
|
X м- |
|
|
|
|
|
Відповідь: |
1,63 • 10 4 кмоль • м 3 • хв |
||||
19. Відома |
залежність константи швидкості розкладу N 2 0 5 від |
||||
температури: |
|
|
|
|
|
Г, |
К |
273 |
308 |
328 |
338 |
К, |
c~ l |
7,67-10—7 |
1,46-10—4 |
1,5-10— з |
4,87-10-3 |
Визначити середній температурний коефіцієнт швидкості реакції, енергію активації і константу .швидкості реакції при 298 К.
Відповідь: 3,85; 103,4 МДж; 1,12 • 1 0 - 6 с _ 1 .
20. Константа швидкості розкладу перекису водню йодистодневою кислотою за рівнянням
Н 2 0 2 + 2НІ = 2 Н 2 0 + І, змінюється залежно від температури так:
Т, К |
293 |
303 |
К, к м о л ь - ! - м 3 - х в - 1 |
4,32 |
8,38 |
Визначити енергію активації і константу швидкості реакції при 298 К.
Відповідь: 48,91 МДж; 6,017 кмоль - 1 • м3 • х в - 1 .
21. Період піврозпаду речовини в реакції першого порядку при 323,2 К дорівнює 100 хв, а при 353,2 К — 15 хв.
Визначити температурний коефіцієнт швидкості цієї реакції.
Відповідь: 1,88.
22. У скільки разів збільшується швидкість реакції
2N02 = 2NO + 0 2
при підвищенні температури від 600 до 640 К, якщо в цьому інтервалі температур енергія активації реакції дорівнює 113 МДж?
Відповідь: 4,12 раза.
23. Визначити енергію активації реакції Н 2 + Вг2 = 2НВг,
якщо при 550,7 і 574,5 К константи швидкості реакції відповідно до
рівнюють 1,59 • 10~2 |
і 8,56 • 10— 2 |
кмоль - 1 • м 3 |
• хв"- 1 . |
|
|||||
|
Відповідь: |
186,1 МДж. |
|
|
|
|
|
||
|
24. Константа швидкості |
для |
реакції |
|
|
||||
|
|
|
|
Н 2 + І2 |
^ 2НІ |
|
|
||
при 683 К дорівнює |
6,59 • 10 - 2 кмоль - 1 |
• м 3 • х в - 1 , а при 716 К — |
|||||||
0,375 кмоль"- 1 |
• м 3 |
• хв~1. |
Константи |
швидкості зворотнії |
реакції |
||||
для |
цих температур |
відповідно |
дорівнюють |
5,12 • 10 - 4 |
і 2,50 X |
||||
X |
10~2 кмоль - 1 • м 3 |
• хв"- 1 . |
|
|
|
|
|
||