Формальная кинетика. Кинетика необратимых реакций

1. Напишите выражения для скорости реакции разложения метана

СН₄ (г)  С (тв) + 2Н₂ (г)

через парциальные давления метана и водорода.

2. Как изменится скорость реакции синтеза аммиака 1/2 N₂ + 3/2 H₂  NH₃ ,

если уравнение реакции записать в виде N₂ + 3H₂  2NH₃ ?

3. Чему равен общий порядок элементарных реакций:

а) Cl + H₂  HCl + H ; б) 2NO + Cl₂  2NOCl ?

4. Какие из перечисленных величин могут принимать а) отрицательные; б) дробные значения: скорость реакции, порядок реакции, молекулярность реакции, константа скорости реакции, стехиометрический коэффициент?

5. Как выражается скорость элементарной реакции

C₂H₅Br + OH^–  C₂H₅OH + Br^–

через концентрации этанола и щелочи?

6. Может ли скорость сложной реакции зависеть от концентрации продуктов реакции?

7. Во сколько раз увеличится скорость прямой и обратной элементарных реакций А  2В в газовой фазе при увеличении давления в 3 раза?

8. В некоторый момент времени скорость сгорания циклогексана в избытке кислорода равна 0,350 моль/(лс). Чему равны скорость образования СО₂ и скорость расходования кислорода в этот момент?

9. Скорость реакции образования NO в реакции

2NOBr (г)  2NO (г) + Br₂ (г)

равна 1,610^–4 моль/(лс). Чему равна скорость реакции и скорость расходования NOBr? (v = 8,010^–5 моль/(лс); dNOBr /dt = – dNO /dt = – 1,610^–4 моль/(лс))

10. Определите размерность константы скорости для реакций первого, второго и третьего порядка, если концентрация выражена в моль/л.

11. Определите общий порядок сложной реакции, если константа скорости имеет размерность л^1/2моль^–1/2с^–1 .

12. Реакция термического распада метана СН₄  С + 2Н₂ описывается кинетическим уравнением

.

Определите порядок реакции по метану и по водороду, а также общий порядок реакции.

13. Константы скорости прямой и обратной реакции равны 2,2 и 3,8 л/(мольс). По какому из перечисленных ниже механизмов могут протекать эти реакции:

а) A + В  D; б) A + В  2D; в) A  В + D; г) 2A  В ?

14. Разложение Н₂О₂ в спиртовом растворе – реакция 1-го порядка. Начальная скорость реакции при концентрации перекиси 0,156 М равна 1,1410^–5 моль/(лс). Рассчитайте константу скорости. (k = 7,3110^–5 с^–1 )

15. Скорость реакции 2-го порядка А + В  С равна 2,710^–7 моль/(лс) при концентрациях веществ А и В 0,003 моль/л и 2,0 моль/л, соответственно. Рассчитайте константу скорости. (k = 4,510^–5 л/(мольс))

16. В реакции 2-го порядка А + В  2С начальные концентрации веществ А и В равны по 1,5 моль/л. Скорость реакции равна 2,010^–4 моль/(лс) при А = 1,0 моль/л. Рассчитайте константу скорости и скорость реакции при В = 0,2 моль/л. (k = 210^–4 л/(мольс); v = 810^–6 моль/(лс))

17. При изучении инверсии (гидролиза) сахарозы были получены следующие данные:

Время, мин	0	30	90	130	180
C12H22О11 , М	0,500	0,451	0,363	0,315	0,267

Рассчитайте: 1) начальную скорость реакции; 2) истинную (мгновенную) скорость через 90 мин; 3) среднюю скорость за 180 мин. Реакция первого порядка.

(v_о = 1,7210^–3; v₉₀ = 1,2510^–3; = 1,2910^–3 моль/(лмин))

18. Реакция образования фосгена COCl₂ из CO и Cl₂ описывается кинетическим уравнением

.

Определите общий порядок реакции при: а) высоких; б) низких концентрациях хлора.

19. Реакция разложения бромметана 2CH₃Br  C₂H₆ + Br₂ описывается кинетическим уравнением

.

Определите общий порядок реакции при: а) высоких; б) низких концентрациях бромметана.

20. Рассчитайте константу скорости в см³ /(мольс), л/(мольс), л/(мольмин), если скорость реакции 2-го порядка равна 4,510^–7 моль/(см³с) при концентрации одного реагента 0,015 моль/л и другого 0,0025 моль/л. (k = 12000 см³ /(мольс); 12 л/(мольс); 720 л/(мольмин))

21. Концентрация атомов трития в воздухе приблизительно равна 510^–15 моль/л. Период полураспада трития 12 лет. Через сколько лет распадется 90% трития, содержащегося в воздухе? Пополнение содержания трития в воздухе за счет реакций синтеза не учитывать. (t = 39,86 лет)

22. Разложение йодоводорода HJ  ½ H₂ + ½ J₂ на золотой поверхности – реакция нулевого порядка. За 1 с концентрация йодоводорода уменьшилась с 0,335 М до 0,285 М. Рассчитайте константу скорости и период полураспада при начальной концентрации йодоводорода 0,4 М. (k = 0,05 моль/(лс); _1/2 = 4 с)

23. Реакция 2-го порядка, для которой с_А = с_В , протекает за 10 мин на 25%. Сколько потребуется времени, чтобы реакция прошла на 50% при той же температуре? (t_50% = 30 мин)

24. Константа скорости рекомбинации ионов Н⁺ и ФГ^– (фенилгликсинат) в молекуле НФГ равна 10^11,59 л/(мольс). Рассчитайте время, в течение которого реакция прошла на 99,999%, если Н⁺_о = ФГ^–_о = 0,001 М. (t = 2,5710^–4 с)

25. Скорость окисления бутилового спирта хлорноватистой кислотой не зависит от концентрации бутанола и пропорциональна концентрации HClO во 2-й степени. Вычислите время, в течение которого реакция пройдет на 90% в растворе, содержащем 0,1 моль/л кислоты и 1 моль/л спирта, если константа скорости реакции равна 24 л/(мольмин). (t_90% = 3,75 мин)

26. Константа скорости реакции омыления сложного эфира

СН₃СООС₂Н₅ + NaOH  CH₃COONa + C₂H₅OH

равна 5,4 л/(мольмин). Вычислите количество эфира (в % к исходному), которое прореагирует за 10 мин, если: 1) исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,02 М; 2) концентрация щелочи 0,02 М, а эфира 0,01 М.

(1) 52%; 2) 59%)

27. При определенной температуре 0,01 М раствор этилацетата омыляется 0,002 М раствором едкого натра за 23 мин на 10%. Через сколько минут он будет омылен до такой же степени 0,005 М раствором щелочи, если реакция имеет второй порядок? (t_10% = 7,4 мин)

28. Окисление FeCl₂ при помощи KClO₃ в присутствии HCl – реакция третьего порядка. Если время выражать в минутах, а концентрацию – в моль/л, то константа скорости этой реакции равна 1. Вычислите концентрацию хлорида железа через 1,5 час после начала реакции, если начальные концентрации всез реагирующих веществ одинаковы и равны 0,2 моль/л. (с = 0,07 моль/л)

29. Константа скорости реакции 1-го порядка SO₂Cl₂  SO₂ + Cl₂ при 320^оС равна 2,210^–5 с^–1 . Какой процент SO₂Cl₂ разложится при выдерживании его в течение 2 час при этой температуре? (14,65%)

30. В реакции А + В  С при равных начальных концентрациях А и В через 1 час прореагировало 75% вещества А. Сколько % вещества А останется через 2 часа, если реакция имеет 1-й порядок по А и нулевой порядок по В? (6,25%)

31. Реакция 2-го порядка А + D  В + С проводится в растворе с начальными концентрациями А_о = 0,08 моль/л и D_о = 0,07 моль/л; вещества В и С в начальный момент времени отсутствуют. Через 90 мин концентрация вещества D уменьшилась до 0,02 моль/л. Рассчитайте константу скорости и периоды полупревращения (образования или распада) веществ А, D, B и С. (k = 0,302 л/(мольмин); _1/2 (А) = 51 мин; _1/2 (D) = _1/2 (B) = _1/2 (C) = 39 мин)

32. Вещество А смешано в равных количествах с веществами В и С, с_о = 1 моль/л. По истечении 1000 с половина вещества А прореагировала.

1) Определите количество вещества А, которое остается по истечении 2000 с, если соответствующая реакция а) 1-го порядка; б) 2-го порядка; в) 3-го порядка; г) нулевого порядка. 2) Какое количество вещества А прореагирует за 1000 с во всех четырех случаях, если константа скорости реакции k = 1?

(1) с_А = а) 0,25 моль/л, б) 0,333 моль/л, в) 0,378 моль/л, г) 0; 2) а) 100%, б) 99,9%, в) 97,76%, г) 1000 моль)

33.* Константа скорости реакции, имеющей порядок 3/2 при 303 К, равна 3,010^–5 л^1/2моль^–1/2 с^–1 . Определите константу скорости: а) в (см³)^1/2моль^–1/2 мин^–1 ; б) в (см³)^1/2молекула^–1/2 с^–1 . Рассчитайте начальную скорость и время полураспада для начальной концентрации вещества с_о = 0,042 моль/л. Определите время, за которое концентрация реагирующего вещества достигнет 0,002 моль/л. (k = (см³)^1/2моль^–1/2 мин^–1 = (см³)^1/2молекула^–1/2 с^–1; v_o = ; _1/2 = с; t = )

34.* В замкнутый сосуд ввели 100 г ацетона и нагрели до 510^оС. При этой температуре ацетон распадается по реакции 1-го порядка

СН₃СОСН₃  С₂Н₄ + СО + Н₂ .

За 12,5 мин поглотилось 83,6 кДж теплоты. Рассчитайте период полураспада и константу скорости разложения ацетона. Сколько теплоты поглотится за 50 мин? Теплоты образования веществ при температуре реакции:

Вещество	СН3СОСН3	С2Н4	СО	Н2
f Но783 , кДж/моль	– 235,6	40,7	– 110,8	0

(_1/2 = мин; k = ; Н = кДж)

35.* Для тримолекулярной реакции 2NO + O₂  2NO₂ предложен следующий механизм:

2NO  (NO)₂ (k₁ , k_–1 ) ,

(NO)₂ + O₂  2NO₂ (k₂ ) .

Напишите кинетические уравнения, описывающие зависимость концентраций всех участвующих в реакции частиц от времени.