- •В.И. Глазов, г.П. Духанин, г.Д. Бахтина,
- •3 Введение
- •1. Теоретические основы химической кинетики
- •1.1.1. Скорость химических реакций. Закон действующих масс
- •Различают среднюю скорость химической реакции:
- •1.1.2. Классификация реакций. Порядок реакций
- •1.1.3 Односторонние реакции первого порядка
- •1.1.4. Односторонние реакции второго порядка
- •1.1.5. Односторонние реакции третьего порядка
- •1.1.6. Реакции дробных и нулевых порядков
- •1.1.7. Определение порядка химической реакции
- •Уравнения для расчета кинетических характеристик химических реакций различного порядка (со – начальная концентрация реагента)
- •1.2. Влияние температуры на скорость реакции
- •2. Примеры решения типовых задач
- •Решение
- •Окончание табл. 6
- •51 Библиографический список
- •Химическая кинетика Учебное пособие к практическим занятиям
Окончание табл. 6
|
Вариант |
Реакции |
k |
V1 |
c1 |
V2 |
c2 |
V3 |
c3 |
N |
|
15 |
СH3COOCH3+NaOH СH3COONa+ СH3OH |
2,30 |
0,70 |
0,05 |
0,60 |
0,15 |
0,50 |
0,04 |
80
|
|
16 |
С2H5COOCH3+NaOH С2H5COONa+ СH3OH |
3,82 |
0,25 |
0,05 |
0,20 |
0,10 |
0,20 |
0,04 |
70 |
|
17 |
3,82 |
0,50 |
0,06 |
0,45 |
0,10 |
0,40 |
0,06 |
90 | |
|
18 |
3,82 |
0,75 |
0,08 |
0,70 |
0,10 |
0,70 |
0,06 |
70 | |
|
19 |
3,82 |
1,00 |
0,05 |
0,90 |
0,11 |
0,90 |
0,64 |
80 | |
|
20 |
3,82 |
1,25 |
0,10 |
1,20 |
0,12 |
1,20 |
0,09 |
90 | |
|
21 |
С2H5COOC2H5+KOH С2H5COOK+ С2H5OH |
4,93 |
0,20 |
0,05 |
0,20 |
0,10 |
0,15 |
0,04 |
90 |
|
22 |
4,93 |
0,10 |
0,06 |
0,10 |
0,10 |
0,05 |
0,06 |
90 | |
|
23 |
4,93 |
0,25 |
0,05 |
0,25 |
0,10 |
0,10 |
0,05 |
90 | |
|
24 |
4,93 |
0,25 |
0,05 |
0,20 |
0,10 |
0,25 |
0,05 |
85 | |
|
25 |
4,93 |
0,2 |
0,05 |
0,20 |
0,15 |
0,15 |
0,04 |
80 |
Задача 3.3. Для указанной ниже реакции дана зависимость концентраций (c1,c2) от времени при двух температурах (Т1,Т2). Зная исходную концентрацию раствора co, рассчитать:
1) константу скорости реакции; расчетным и графическим путем определить порядок реакции;
2) температурный коэффициент реакции γ; определить, подчиняется ли данная реакция правилу Вант-Гоффа;
3) энергию активации, построить график зависимости lnk=f(1/T) , графическим путем определить энергию активации, сравнить полученное значение с расчетным, вычислить ошибку.
Таблица 7
|
Вари-ант |
Реакция |
, мин |
c1 |
c2 |
Другие параметры |
|
1 |
Тример (CH3CHO)3 3CH3CHO |
1 2 3 4 5 |
4,87 4,47 4,62 4,50 4,39 |
4,05 3,28 2,65 2,14 1,73 |
co= 8,0 моль/л Т1 = 520 К Т2 = 550 К
|
|
2 |
C2H5OH H2O + C2H4 |
10 20 30 40 50 60 70 80 |
8,73 7,73 6,95 6,31 5,78 5,33 4,94 4,61 |
5,78 4,06 3,13 2,55 2,15 1,85 1,64 1,46 |
co= 10 моль/л Т1 = 600 К Т2 = 630 К
|
|
3 |
C6H6+HNO3 C6H5NO2+Н2О |
20 40 60 80 100 120 |
4,18 2,77 2,07 1,65 1,37 1,18 |
1,51 0,83 0,57 0,44 0,35 0,30 |
co= 8,5 моль/л Т1 = 550 К Т2 = 570 К
|
|
4 |
C2H4+Cl2C2H4Cl2 |
1 2 3 4 5 |
0,95 0,49 0,33 0,25 0,20 |
1,169 0,085 0,056 0,043 0,034 |
co= 15 моль/л Т1 = 650 К Т2 = 670 К
|
|
5 |
C2H8+Cl2 C2H6Cl2+2HCl |
10 20 30 40 50 60 |
9,36 6,07 4,49 3,56 2,95 2,52 |
4,04 2,24 1,55 1,18 0,96 0,81 |
co = 12,5 моль/л Т1 = 650 К Т2 = 670 К
|
41
Продолжение табл. 7
|
Вари-ант |
Реакция |
, мин |
c1 |
c2 |
Другие параметры |
|
6 |
Н2 + C6H6 C6H8 |
1 2 3 4 5 6 |
5,05 3,37 2,53 2,03 1,69 1,45 |
1,46 0,79 0,54 0,41 0,33 0,28 |
co = 10 моль/л Т1 = 660 К Т2 = 670 К
|
|
7 |
H2 + I2 = 2HI |
100 200 300 400 500 600 |
9,00 7,04 5,78 4,90 4,25 3,76 |
1,83 0,99 0,68 0,52 0,42 0,35 |
co = 12 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К
|
|
8 |
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H20 |
15 30 45 60 75 90 |
3,45 2,63 3,13 1,78 1,54 1,35 |
1,31 0,75 0,53 0,41 0,33 0,28 |
co = 5,0 моль/л Т1 = 330 К Т2 = 370 К
|
|
9 |
C2H2 + H2 C2H4 |
1 2 3 4 5 6 |
2,49 1,36 0,93 0,71 0,57 0,48 |
0,188 0,095 0,063 0,047 0,038 0,032 |
co = 3,9 моль/л Т1 = 280 К Т2 = 300 К
|
|
10 |
CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH |
1 2 3 4 5 6 |
1,31 0,69 0,47 0,36 0,29 0,24 |
0,058 0,029 0,019 0,015 0,012 0,009 |
co = 1,95 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 330 К
|
|
11 |
C2H5I+CH3COOAg AgI + CH3COOC2H5 |
2 4 6 8 10 |
0,78 0,42 0,28 0,22 0,17 |
0,178 0,090 0,060 0,046 0,036 |
co = 5,5 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К
|
|
12 |
C3H6 + H2 C3H8 |
5 10 15 20 25 30 35 |
7,59 5,76 4,38 3,32 2,53 1,92 1,46 |
1,02 0,104 0,0106 0,109∙10-3 1,114∙10-4 1,138∙10-5 1,163∙10-6 |
co = 10 моль/л Т1 = 350 К Т2 = 370 К
|
42
Продолжение табл. 7
|
Вари-ант |
Реакция |
, мин |
c1 |
c2 |
Другие пара-метры |
|
13 |
CH3COOCH3 + H2O CH3COOH + CH3OH |
1 2 3 4 5 6 |
7,18 6,05 4,72 3,67 2,86 2,23 |
5,31 2,82 1,50 0,79 0,42 0,22 |
co = =10 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К
|
|
14 |
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 |
5 10 15 20 25 30 |
9,75 9,51 9,27 9,04 8,81 8,61 |
9,41 8,86 9,35 7,86 7,40 6,97 |
co = =10 моль/л Т1 = 350 К Т2 = 370 К
|
|
15 |
CH3I + CH3COONa CH3COOCH3 + NaI |
2 4 6 8 10 12 |
0,79 0,41 0,27 0,21 0,17 0,14 |
0,171 0,086 0,058 0,043 0,035 0,029 |
co = =10 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К
|
|
16 |
CH3COСI + KCN CH3COCN + KCI |
5 10 15 20 25 30 |
1,089 0,582 0,392 0,301 0,242 0,203 |
0,239 0,121 0,081 0,061 0,049 0,041 |
co= = 8,5моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К |
|
17 |
2 HII2+H2 |
100 200 300 400 500 600 |
9,73 9,47 9,22 8,99 8.77 8,56 |
6,95 5,33 4,32 3,64 3,14 2,76 |
co = = 10 моль/л Т1 = 630 К Т2 = 660 К
|
|
18 |
NH4NO3 NH3 + HNO3 |
150 300 450 600 750 900 |
11,90 11,80 11,70 11,61 11,51 11,42 |
11,69 11,40 11,11 10,83 10,55 10,29 |
co = = 12 моль/л Т1 = 410 К Т2 = 420 К
|
|
19 |
CH3COOCH3 + NaOH CH3COONa + CH3OH |
10 20 30 40 50 60 |
3,65 2,73 2,18 1,82 1,56 1,36 |
1,321 0,751 0,524 0,403 0,327 0,275 |
co = = 5,5 моль/л Т1 = 460 К Т2 = 480 К
|
43
Окончание табл. 7
|
Вариант |
Реакция |
, мин |
c1 |
c2 |
Другие параметры |
|
20 |
2CO + O2 2CO2 |
15 30 45 60 75 90 |
9,15 7,89 6,84 5,93 5,15 4,46 |
5,20 2,57 1,27 0,63 0,31 0,16 |
co = = 12,5 моль/л Т1 = 1300 К Т2 = 1320 К
|
|
21 |
CH2 – CH2 CH4 + CO \ / O
|
20 40 60 80 100 120 |
1,084 0,616 0,431 0,331 0,286 0,226 |
6,217 0,11 0,075 0,056 0,045 0,038
|
co = = 4,5 моль/л Т1 = 730 К Т2 = 750 К
|
|
22 |
CH2OHCH2Cl + KOH CH2OHCH2OH + КCl |
30 60 90 120 150 |
2,47 1,58 1,16 0,92 0,77 |
0,76 0,41 0,28 0,21 0,17 |
co = = 5,55 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К
|
|
23 |
CH2ClCOOH+H2O CH2OHCOOH+HCl |
2 4 6 8 10 12 |
5,49 5,20 4,93 4,67 4,42 4,19 |
1,596 0,439 0,120 0,033 0,0091 0,0029 |
co = = 5,8 моль/л Т1 = 500 К Т2 = 520 К
|
|
24 |
Br2 + H2 2HBr |
10 20 30 40 50 60 |
1,37 0,72 0,49 0,37 0,30 0,25 |
0,35 0,18 0,12 0,09 0,07 0,06 |
co = = 3,3 моль/л Т1 = 300 К Т2 = 320 К
|
|
25 |
H2 + CO2 CO + H2O |
15 30 45 60 75 90 |
4,83 2,86 2,03 1,57 1,28 1,08 |
0,77 0,39 0,26 0,20 0,16 0,13 |
co = = 8,2 моль/л Т1 = 330 К Т2 = 360 К
|
44
Задача 3.4. По значениям констант скоростей k1 и k2 при двух температурах Т1 и Т2 определить:
1) энергию активации указанной реакции; 2) константу скорости реакции при температуре Т3;
3) температурный коэффициент скорости реакции, определить подчиненность правилу Вант-Гоффа;
4) израсходованное количество вещества за время , если исходная концентрация равна co;
5) период полураспада.
Принять, что порядок реакции и молекулярность совпадают;
размерности k – мин-1кмоль-1м3; время – мин; температура – К; концентрация – моль/л
Таблица 8
-
Ва-риант
Реакция
k1
k2
Т1, К
Т2, К
Т3, К
Время ,
мин
co,
моль/л
1
H2+Br22HBr
0,0856
0,00036
574,2
497,2
483
60
0,03
2
H2+Br22HBr
0,0159
0,0026
550
524
568
10
0,1
3
H2+I22HI
0,00146
0,0568
599
672
648
28
1,83
4
H2+I22HI
0,0859
0,375
683
716
693
27
1,83
5
2HIH2+I2
9,42∙10-7
0,0031
456
700
923
17
2,38
6
2HIH2+I2
8,09∙10-5
0,1259
628
780
976
18
1,87
7
2NON2+O2
47059
1073
1526
1251
1423
45
2,83
8
2N2O2N2+O2
6,72
977
986
1165
1059
65
1,75
9
N2O5N2O4+1/2O2
0,00203
0,000475
298
288
338
32
0,93
10
PH3P+3/2H2
0,0183
0,0038
953
918
988
80
0,87
11
SO2Cl2SO2+Cl2
6,09∙10-5
0,00132
552
593
688
35
2,5
12
C2H5ONa+C2H5I
C2H5OC2H5+NaI
1,0
7,15
283
305
383
35
1,67
Окончание табл. 8
-
Ва-ри-ант
Реакция
k1
k2
Т1, К
Т2, К
Т3, К
Время ,
мин
co,
моль/л
13
CO+H2OCO2+H2
0,00032
0,00815
288
313
303
89
3,85
14
COCl2CO+Cl2
0,0052
0,00676
655
745
698
104,5
0,8
15
C2H5ONa+CH3I
C2H5OCH3+NaI
0,0336
2,125
273
303
288
10
0,87
16
CH2OHCH2Cl+KOH
CH2OHCH2OH+KCl
0,68
5,23
298
317
303
18
0,96
17
CH2ClCOOH+H2O
CH2OHCOOH+HCl
2,22∙10-5
0,00237
353
403
423
26
0,5
18
CH3CO2C2H5+NaOH
CH3CO2Na+C2H5OH
2,306
21,65
282
318
343
15
0,95
19
CH3CO2CH3+H2O
CH3COOH+CH3OH
0,029
1,04
273
298
285
100
3,89
20
C6H5CH2Br+C2H5OH
C6H5CH2OC2H5+HBr
1,44
2,01
298
338
318
90
2,67
21
C12H22O11+H2O
C6H12O6+C6H12O6
0,765
36,5
298
328
313
15
2,67
22
CH3C6H4N2Cl+H2O
CH3C6H4OH+N2+HCl
0,0066
0,165
298
313
353
5,5
0,65
23
NaBO3+H2O
NaH2BO3+1/2O2
0,00125
0,105
288
313
365
10
0,55
24
2H2O2H2O+1/2O2
0,125
5,88
273
298
303
15
1,58
25
2NCl3N2+3Cl2
2,53
10,88
298
313
353
12,5
6,5
Задача 3.5. Для реакции, протекающей по порядку n (порядок реакции, кроме тех случаев, где он указан, считать равным молекулярности) даны константы скорости при различных температурах.
Рассчитать:
1) температурный коэффициент;
2) энергию активации;
3) предэкспоненциальный множитель;
4) энтропийный фактор;
5) энтропию активации;
6) теплоту активации;
7) энергию Гиббса активации.
Сделать выводы по полученным данным.
Таблица 9
|
Ва-риант |
Реакция |
T, K |
Константа скорости |
|
1 |
Тример(CH3CHO)3 3CH3CHO |
500 510 520 530 540 550 |
0,00005175 0,0001238 0,0002345 0,0006455 0,001404 0,002994 |
|
2 |
2HIH2 +I2 |
630 640 650 660 670 680 690 700 |
0,000028 0,0000588 0,001231 0,000259 0,0005445 0,00114 0,00241 0,00504 |
|
3 |
HCOOHCO+H2O |
410 420 430 440 450 460 470 480 490 |
0,000055 0,000132 0,000316 0,000761 0,00182 0,00438 0,00511 0,0252 0,06058 |
|
4 |
CH3COOC2H5 +NaOH CH3COONa+C2H5OH |
460 470 480 490 500 510 |
0,0092 0,023 0,0575 0,1437 0,3594 0,8974 |
47
Продолжение табл. 9
|
Ва-риант |
Реакция |
T, K |
Константа скорости |
|
5 |
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 n = 1 |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,00968 0,0246 0,0605 0,151 0,378 0,945 2,363 |
|
6 |
CH3COOH+ 2O2 2CO2 + 2H2O |
730 740 750 760 770 780 790 800 |
0,035 0,063 0,1134 0,2041 0,3678 0,6612 1,1927 2,1427 |
|
7 |
CH3COOCH3 +NaOH CH3COONa+CH3OH |
300 310 320 330 340 350 360 370 |
0,00742 0,0237 0,759 0,2431 0,7780 2,4897 7,9672 25,4949 |
|
8 |
HCOH+H2O2 HCOOH+H2О |
330 340 350 360 370 380 390 |
0,0745 0,1547 0,3295 0,6867 1,4299 3,0080 6,2888 |
|
9 |
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 n = 1 |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,00412 0,01366 0,04216 0,1315 0,3888 1,4122 4,4225 |
48
Продолжение табл. 9
|
Ва-риант |
Реакция |
T, K |
Константа скорости |
|
10 |
2NO N2 + O2 |
1620 1630 1640 1650 1660 1670 1680 1690 1700 |
0,0109 0,2610 0,0627 0,1524 0,3609 0,8667 2,0788 4,9933 11,976 |
|
11 |
CO + Cl2 COCl2 |
300 310 320 330 340 350 360 370 380 |
0,00244 0,00439 0,00790 0,01442 0,02545 0,04652 0,08197 0,14879 0,26788 |
|
12 |
CH3COOCH3 C2H4 + H2 + CO2 |
500 510 520 530 540 550 560 570 580 |
0,0270 0,0599 0,1307 0,2875 0,6312 1,3911 3,0612 6,7278 14,8129 |
|
13 |
CO+H2 HCOH |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,00036 0,000738 0,00151 0,003 0,0064 0,013 0,0277 |
|
14 |
CH4 +HNO3 CH3NO2 +H2O |
520 530 540 550 560 570 580 |
0,0026 0,0052 0,011 0,021 0,042 0,085 0,171 |
49
Продолжение табл. 9
|
Ва-риант |
Реакция |
T, K |
Константа скорости |
|
15 |
C3H8 C2H4 +CH4 |
600 610 620 630 640 650 660 670 |
0,00146 0,00249 0,00427 0,0073 0,0224 0,0213 0,0365 0,0625 |
|
16 |
C2H6 C2H4 +H2 |
550 560 570 580 590 600 610 |
0,006 0,012 0,027 0,057 0,120 0,254 0,537 |
|
17 |
C2H2 +H2 C2H4 |
280 290 300 310 320 330 340 |
0,980 2,39 5,83 14,23 34,73 84,75 206,80 |
|
18 |
C2H6 C2H4 +H2 |
650 660 670 680 690 700 710 |
0,0059 0,0107 0,0198 0,0367 0,0679 0,1257 0,2325 |
|
19 |
C2H5ONa+C2H5BrC2H5OC2H5 +NaBr |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,00031 0,00119 0,00464 0,01790 0,06950 0,26910 1,04100 |
|
20 |
CH2=CH2 +HNO3 HOCH2CH2NО2 |
280 290 300 310 320 330 340 |
0,386 1,330 5,269 20,860 82,620 327,200 1295,720 |
50
Окончание табл. 9
|
Ва-риант |
Реакция |
T, K |
Константа скорости |
|
21 |
C2H4 +H2OC2H5OH |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,680 1,986 5,798 16,930 49,430 144,350 421,500 |
|
22 |
CH3CH2OHC2H4 +H2O |
350 360 370 380 390 400 410 420 |
0,0022 0,0055 0,0142 0,0360 0,0916 0,2326 0,5908 1,5010 |
|
23 |
C2H5I+H3CСOOAg CH3COOC2H5 +AgI |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,00653 0,01665 0,04246 0,10827 0,27610 0,70406 1,79530 |
|
24 |
C2H4 +Cl2 C2H3Cl+HCl |
300 310 320 330 340 350 360 |
0,016 0,036 0,081 0,182 0,410 0,992 4,070 |
|
25 |
C2H5I+KCNC2H5CN+KI |
280 290 300 310 320 330 340 |
0,0000205 0,0000830 0,0003300 0,0013000 0,0055000 0,0223000 0,0904000 |
