Физ.химия / MB_1964_PZ_9TM_kinetika
.pdf4.Кількість вихідної речовини, що прореагує за час (хв), якщо початкова концентрація дорівнює С0 (моль/дм3) (температура Т3).
5.Температурний коефіцієнт швидкості реакції в інтервалі температур від Т1 до Т2.
6.У скільки разів зросте швидкість реакції, якщо підвищити
температуру на 25К (від Т1)?
(Загальний порядок реакції дорівнює n. Розмірність констант швидкості для реакцій першого порядку – хв-1, для реакцій другого
порядку – хв-1 дм3 моль-1).
Таблиця 2.7
Вихідні дані до завдання 3
Ва- |
Реакція |
T1, K |
k1, |
T2, K |
k2 |
T3, K |
|
C0 |
рі- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ант |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
H2 + Br2 2 HBr |
574,5 |
0,0856 |
497,2 |
0,00036 |
483,2 |
60 |
0,09 |
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
H2 + Br2 2HBr |
550,7 |
0,0159 |
524,6 |
0,0026 |
568,2 |
10 |
0,1 |
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
H2 + I2 2HI |
599,0 |
0,00146 |
672,0 |
0,0568 |
648,2 |
28 |
2,83 |
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
H2 + I2 2HI |
683,0 |
0,0659 |
716,0 |
0,375 |
693,2 |
27 |
1,83 |
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
2HI H2 + I2 |
456,2 |
0,942 |
700,0 |
0,00310 |
923,2 |
17 |
2,38 |
|
n = 2 |
|
10-6 |
|
|
|
|
|
6 |
2HI H2 + I2 |
628,4 |
0,809 |
780,4 |
0,1059 |
976,2 |
18 |
1,87 |
|
n = 2 |
|
10-4 |
|
|
|
|
|
7 |
2NO N2 + O2 |
1525, |
47059 |
1251,4 |
1073 |
1423,2 |
45 |
2,83 |
|
n = 2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
8 |
2NO2 N2 + 2O2 |
986,0 |
6,72 |
1165,0 |
977,0 |
1058,2 |
65 |
1,75 |
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
N2O5 N2O4 + |
298,2 |
0,00203 |
288,2 |
0,475 |
338,2 |
32 |
0,93 |
|
0,5O2 |
|
|
|
10-3 |
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
PH3 0,5P2 + |
953,2 |
0,0183 |
918,2 |
0,0038 |
988,2 |
80 |
0,87 |
|
1,5H2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
SO2Cl2 SO2 + |
552,2 |
0,609 |
593,2 |
0,132 |
688,2 |
35 |
2,5 |
|
Cl2 |
|
10-4 |
|
10-2 |
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
12 |
KClO3 + 6FeSO4 + |
283,2 |
1,00 |
305,2 |
7,15 |
383,2 |
35 |
1,67 |
|
3H2SO4 KCl + |
|
|
|
|
|
|
|
|
3Fe2(SO4)3 + 3H2O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
n = 1
31
Продовження табл.2.7
13 |
CO + H2O CO2 + |
288,2 |
0,00031 |
313,2 |
0,00815 |
303,2 |
89 |
3,85 |
|
H2O |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
14 |
COCl2 CO + Cl2 |
655,0 |
0,53 |
745,0 |
67,6 |
698,2 |
104, |
0,8 |
|
n = 1 |
|
10-2 |
|
10-2 |
|
5 |
|
15 |
C2H5ONa + CH3I |
273,3 |
0,0336 |
303,2 |
2,125 |
288,2 |
10 |
0,87 |
|
C2H5OCH3 + NaI |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
16 |
CH2(OH)CH2Cl + |
297,7 |
0,68 |
316,8 |
5,23 |
303,2 |
18 |
0,96 |
|
KOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2(OH)CH2OH + |
|
|
|
|
|
|
|
|
KCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
17 |
CH2ClCOOH + |
353,2 |
0,222 |
403,2 |
0,00237 |
423,2 |
26 |
0,50 |
|
H2O |
|
10-4 |
|
|
|
|
|
|
CH2OHCOOH + |
|
|
|
|
|
|
|
|
HCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
18 |
CH3CO2C2H5 + |
282,6 |
2,307 |
318,1 |
21,65 |
343,2 |
15 |
0,95 |
|
NaOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3CO2Na + |
|
|
|
|
|
|
|
|
C2H5OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
19 |
CH3CO2CH3 + H2O |
298,2 |
0,653 |
308,2 |
1,663 |
313,2 |
25 |
1,60 |
|
|
|
10-3 |
|
10-3 |
|
|
|
|
CH3CO2H + |
|
|
|
|
|
|
|
|
СH3OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
CH3CO2CH3 + H2O |
298,2 |
16,09 |
308,2 |
37,84 |
323,2 |
80 |
2,96 |
|
|
|
10-3 |
|
10-3 |
|
|
|
|
CH3CO2H + |
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
21 |
CH3CO2C2H5 + |
273,2 |
2,056 |
313,2 |
109,4 |
298,2 |
67 |
3,55 |
|
H2O |
|
10-5 |
|
10-5 |
|
|
|
|
CH3CO2H + |
|
|
|
|
|
|
|
|
C2H5OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
2CH2O + NaOH |
323,2 |
5,5 10-3 |
358,2 |
294,0 |
338,2 |
5 |
0,5 |
|
HCO2Na + CH3OH |
|
|
|
10-3 |
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
Продовження табл.2.7
23 |
(CH3)2SO4 + NaI |
273,2 |
0,029 |
298,2 |
1,04 |
265,8 |
100 |
3,89 |
|
|
CH3I + Na(CH3)SO4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
C6H5CH2Br + |
298,2 |
1,44 |
338,2 |
2,01 |
318,2 |
90 |
2,67 |
|
|
C2H5OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C6H5CH2OC2H5 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HBr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
C12H22O11 + H2O |
298,2 |
0,765 |
328,2 |
35,5 |
313,2 |
15 |
1,85 |
|
|
C6H12O6 + C6H12O6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
C2H6 C2H4 + H2 |
823 |
2,5 107 |
903 |
8,45 108 |
873 |
5 |
0,014 |
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
2H2O2 2H2O + |
298,2 |
0,0093 |
323,0 |
0,0806 |
303,2 |
60 |
0,80 |
|
|
О2 (у розчині) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
H2 + S H2 S |
750 |
0,15 |
800 |
0,35 |
700 |
10 |
0,1 |
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(сірка розтоплена у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
надлишку) |
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
CH3CН= CНCH3 + |
298,2 |
3,03 |
358,2 |
1,73 |
323,2 |
300 |
0,62 |
|
|
HBr С3Н6Br CH3 |
|
|
10 |
-5 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
n = 2 |
|
10-8 |
|
|
|
|
|
|
30 |
NaBО3 + H2O |
303,2 |
0,0022 |
308,2 |
0,0041 |
313,2 |
100 |
0,1 |
|
|
NaH2BО3 + 1/2 О2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пояснення до розв’язання задачі
До п.1: Енергію активації реакції знаходимо за інтегральною
формулою (24), яка походить з рівняння Ареніуса: |
d ln K |
|
Ea |
, |
|||||||||||
dT |
RT 2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
E |
R T1 T2 |
ln |
k2 |
|
|
|
|
|
(24) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
a |
T2 T1 |
|
k1 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
До п.2: Передекспоненційний множник можна розрахувати за |
|||||||||||||||
експоненційною формою рівняння Ареніуса: |
|
|
|
|
|||||||||||
|
e |
Ea |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
k k0 |
RT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(25) |
|||
k0 k / e |
Ea |
|
|
Ea |
|
|
|
|
|||||||
RT |
k e |
RT |
|
|
|
|
(26) |
||||||||
Обчислюємо k0 |
при двох температурах (значення повинні бути |
||||||||||||||
близькими) і знаходимо середнє значення. |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
33 |
|
|
|
|
До п.3: Для обчислення константи швидкості даної реакції за Т3 також використаємо інтегральну форму рівняння Арреніуса (24):
|
|
|
|
|
|
|
E |
a |
T |
T |
|
|
|
|
|
|
|
ln k ln k |
|
|
3 |
1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
T T |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
3 |
1 |
R |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 |
|
|
|
|
До п.4: Кількість вихідної речовини, що прореагувала за час , |
|||||||||||||||
обчислюємо за формулою відповідного порядку: |
|
|
|
||||||||||||
x C (1 e k3 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
ktC2 |
||
- до першого порядку, або: |
o |
- до другого |
|||||||||||||
|
|||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ktCo |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
порядку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
До п.5: Температурний коефіцієнт швидкості реакції обчислюємо за |
|||||||||||||||
правилом Вант-Гофа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
k2 |
|
|
|
T2 T 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(27) |
|||
|
k1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
До п.6: Для того, щоб розрахувати, у скільки разів зросте швидкість реакції при підвищенні температури на 25К, треба знайти відношення
kT+25/kT за формулою Вант-Гофа (27), якщо правило виконується, або за інтегральною формулою Ареніуса (24).
2.4.Завдання 4. Залежність швидкості хімічних реакцій від температури і теорії кінетики.
Для хімічної реакції А, порядок якої дорівнює n, отримана залежність константи швидкості від температури (табл. 2.8). Для реакцій першого порядку константа швидкості має розмірність с-1, для реакцій другого – см3 моль-1 с-1.
Побудувати графік залежності lnk = f(T-1) та визначити:
1.Енергію активації (графічним методом та використовуючи апроксимацію за методом найменших квадратів).
2.Передекспоненційний множник рівняння теорії активних співударянь.
3.Теплоту активації ( H )*.
4.Ентропію активації ( S )*.
*3-й та 4-й пункти виконують за середньою температурою даного інтервалу.
|
|
|
Таблиця 2.8 |
|
Вихідні дані до завдання 2.4. |
|
|
Ва- |
Реакція А, |
Т, К |
к |
рі- |
порядок n |
|
|
ант |
|
|
|
1 |
(C2H5)3N + C2H5Br [(C2H5)4N]Br |
273,2 |
0,28 10-3 |
|
n = 2 |
283,2 |
0,558 10-3 |
|
|
293,2 |
1,17 10-3 |
|
|
303,2 |
2,22 10-3 |
|
|
308,2 |
3,03 10-3 |
|
34 |
|
|
Продовження табл.2.8
2 |
N2O5 N2O4 + 0,5O2 |
273,1 |
7,87 10-7 |
|
n = 1 |
288,1 |
1,05 10-5 |
|
|
293,1 |
1,76 10-5 |
|
|
298,1 |
3,38 10-5 |
|
|
308,1 |
1,35 10-4 |
|
|
313,1 |
2,47 10-4 |
|
|
318,1 |
4,98 10-4 |
|
|
323,1 |
7,59 10-4 |
|
|
328,1 |
1,50 10-3 |
|
|
338,1 |
4,87 10-3 |
3 |
Реакція розкладу |
273,2 |
2,46 10-5 |
|
ацетодикарбонової кислоти у водному |
293,2 |
4,75 10-4 |
|
розчині |
303,0 |
1,66 10-3 |
|
n = 1 |
313,2 |
5,76 10-3 |
|
|
322,6 |
1,674 10-2 |
|
|
333,2 |
5,480 10-2 |
4 |
N2O5 N2O4 + 0,5O2 |
273,2 |
7,67 10-7 |
|
n = 1 |
298,2 |
3,46 10-5 |
|
|
308,2 |
1,46 10-4 |
|
|
318,2 |
4,98 10-4 |
|
|
328,2 |
1,50 10-3 |
|
|
338,2 |
4,87 10-3 |
5 |
C2H5Br C2H4 + HBr |
750 |
4,539 10-3 |
|
n = 1 |
760 |
7,194 10-3 |
|
|
770 |
1,125 10-2 |
|
|
780 |
1,741 10-2 |
|
|
790 |
2,667 10-2 |
|
|
800 |
4,140 10-2 |
6 |
N2O4 2NO2 |
300 |
3,288 10-8 |
|
n = 1 |
310 |
6,652 10-8 |
|
|
320 |
1,259 10-7 |
|
|
330 |
2,398 10-7 |
|
|
340 |
4,295 10-7 |
|
|
350 |
7,447 10-7 |
7 |
Цикло-(CH3CHO)3 3CH3CHO |
500 |
5,175 10-5 |
|
n = 1 |
510 |
1,238 10-4 |
|
|
520 |
2,345 10-4 |
|
|
530 |
6,455 10-4 |
|
|
540 |
1,404 10-3 |
|
35 |
|
|
550 2,994 10-3
36
Продовження табл. 2.8
8 |
CH3CH=CHCH3 + HBr |
300 |
7,638 10-7 |
|
CH3CH2CHBrCH3 |
|
|
|
n = 2 |
310 |
2,055 10-6 |
|
|
320 |
6,309 10-6 |
|
|
330 |
1,888 10-5 |
|
|
340 |
5,188 10-5 |
|
|
350 |
5,904 10-4 |
9 |
H2 + C2H4 C2H6 |
600 |
7,413 10-3 |
|
n = 2 |
610 |
1,343 10-2 |
|
|
620 |
2,380 10-2 |
|
|
630 |
4,149 10-2 |
|
|
640 |
7,145 10-2 |
|
|
650 |
7,586 10-2 |
|
|
660 |
1,995 10-1 |
10 |
H2 + I2 2HI |
500 |
7,834 10-4 |
|
n = 2 |
510 |
1,714 10-3 |
|
|
520 |
6,430 10-3 |
|
|
530 |
7,480 10-3 |
|
|
540 |
1,503 10-2 |
|
|
550 |
2,930 10-2 |
|
|
560 |
5,610 10-2 |
11 |
HI + CH3I CH4 + I2 |
400 |
9,954 10-5 |
|
n = 2 |
410 |
2,780 10-4 |
|
|
420 |
7,396 10-4 |
|
|
430 |
1,884 10-3 |
|
|
440 |
4,592 10-3 |
|
|
450 |
5,370 10-3 |
|
|
460 |
2,427 10-2 |
12 |
2HI H2 + I2 |
500 |
2,938 10-6 |
|
n = 2 |
510 |
7,096 10-6 |
|
|
520 |
1,652 10-5 |
|
|
530 |
3,732 10-5 |
|
|
540 |
8,185 10-5 |
|
|
550 |
1,742 10-4 |
|
|
560 |
3,606 10-4 |
37
Продовження табл. 2.8
13 |
2NO2 2NO + O2 |
350 |
1,119 10-4 |
|
n = 2 |
360 |
4,130 10-4 |
|
|
370 |
1,119 10-3 |
|
|
380 |
2,999 10-3 |
|
|
390 |
7,499 10-3 |
|
|
400 |
1,786 10-2 |
|
|
410 |
4,083 10-2 |
14 |
CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + |
280 |
24,378 |
|
C2H5OH |
|
|
|
(розчинник – H2O) |
290 |
48,865 |
|
n = 2 |
300 |
93,540 |
|
|
310 |
122,460 |
|
|
320 |
216,272 |
|
|
330 |
269,828 |
15 |
CH3Br + NaI CH3I + NaBr |
280 |
8,395 10-2 |
|
(розчинник – H2O) |
290 |
2,075 10-1 |
|
n = 2 |
300 |
7,55 10-1 |
|
|
310 |
2,032 |
|
|
320 |
5,152 |
|
|
330 |
12,33 |
16 |
2H2C=CH–CH=CH2 CH2=C(CH2 – |
503 |
0,531 |
|
CH=CH2)2 |
|
|
|
n = 2 |
513 |
0,751 |
|
|
523 |
1,190 |
|
|
527 |
1,400 |
|
|
530 |
1,700 |
|
|
540 |
2,430 |
|
|
555 |
4,180 |
|
|
578 |
9,850 |
|
|
606 |
25,400 |
|
|
622 |
44,500 |
|
|
642 |
84,400 |
17 |
CH4 + H2O CO + 3H2 |
973 |
0,14 10-4 |
|
n = 2 |
1023 |
0,28 10-4 |
|
|
1073 |
0,14 10-3 |
|
|
1221 |
0,12 10-2 |
|
|
1273 |
0,018 |
|
|
1323 |
0,024 |
38
Продовження табл. 2.8
18 |
C6H6 C2H4 + H2 |
823 |
2,5 105 |
|
n = 1 |
843 |
8,2 105 |
|
|
863 |
23,1 105 |
|
|
883 |
57,6 105 |
|
|
903 |
141,5 105 |
19 |
CH3C6H4N2Cl + H2O CH3C6H4OH + N2 |
298,2 |
1,5 10-4 |
|
+ HCl |
|
|
|
(у водному розчині) |
303,2 |
2,16 10-4 |
|
n = 1 |
308,2 |
3,08 10-4 |
|
|
313,2 |
4,31 10-4 |
|
|
317,5 |
5,53 10-4 |
20 |
NaBO3 + H2O NaH2BO3 + 1/2O2 |
303,2 |
3,67 10-5 |
|
(у водному розчині) |
308,2 |
6,83 10-5 |
|
n = 1 |
313,2 |
1,25 10-4 |
|
|
318,2 |
2,23 10-4 |
|
|
323,2 |
3,93 10-4 |
21 |
CO(CH2COOH)2 CO(CH3)2 + 3CO2 |
273,2 |
4,1 10-7 |
|
n = 1 |
283,2 |
1,85 10-6 |
|
|
293,2 |
7,55 10-6 |
|
|
303,2 |
2,60 10-5 |
|
|
313,2 |
9,60 10-5 |
22 |
Органічна кислота продукти |
273,2 |
4,1 10-7 |
|
реакції розкладу (у водному розчині) |
293,2 |
7,92 10-6 |
|
n = 1 |
313,2 |
9,6 10-5 |
|
|
333,2 |
9,13 10-4 |
|
|
343,2 |
2,48 10-3 |
23 |
Гідроліз CH3(CH2)6Cl |
273 |
1,67 10-5 |
|
у 80% водному розчині етанолу |
290 |
1,36 10-4 |
|
n = 1 |
298 |
3,19 10-4 |
|
|
308 |
8,25 10-4 |
|
|
318 |
2,92 10-3 |
24 |
C6H5(CH3)2N + CH3I [C6H5(CH3)3N]I |
273,2 |
0,922 10-3 |
|
n = 2 |
283,2 |
1,64 10-3 |
|
|
293,2 |
4,615 10-3 |
|
|
303,2 |
9,65 10-3 |
|
|
308,2 |
1,317 10-2 |
|
|
312,2 |
1,742 10-2 |
39