Теории кинетики Теория активных соударений
Задание 20
1. Какая идея лежит в основе теории активных столконвений?
2. Напишите уравнение для расчёта общего числа бинарных столкновений между разноименными молекулами газа в 1 см3 за 1 сек.
3. Напишите уравнение для расчёта числа активных бинарных столкновений между одноименными молекулами газа в 1 см3 за 1 сек.
4. Напишите уравнения для расчета константы скорости бимолекулярной реакции на основании теории активных столкновений.
5. Каков физический смысл стерического множителя с точки зрения теории активных столкновений?
6. Рассчитайте кинетический диаметр двухатомной молекулы, участвующей в химической реакции В (табл. 22) при температуре Т. Для расчета воспользуйтесь справочными данными о кинетических диаметрах атомов и молекул [Р.]. Для молекул D2 и HD расчёт проводите так же, как для молекулы H2.
7. Для реакции В, протекающей при температуре Т, рассчитайте величину предэкспоненциального множителя, если кинетический радиус одноатомной молекулы равен 0,37·10−10 м.
8.
Определите долю активных соударений
(величину 
)
на основании экспериментального значения
энергии активации реакции В (табл. 22).
9. Вычислите константу скорости реакции В при температуре Т в см3/(моль·с).
10. Сопоставьте константу скорости реакции, рассчитанную по теории активных соударений, с экспериментально найденной.
11. Вычислите стерический множитель Р на основании значений теоретически рассчитанной и экспериментально найденной констант скорости реакции В.
Таблица 22
№ |
Реакция В |
Т, К |
Еa, кДж/моль |
kэксп, см3/(моль·с) |
1 |
D + H2 = HD + H |
300 |
33,78 |
71,0 |
2 |
H + D2 = HD + D |
300 |
37,20 |
15,0 |
3 |
H + HD = H2 + D |
300 |
36,92 |
11,0 |
4 |
D + H2 = HD + H |
400 |
33,78 |
1900 |
5 |
H + D2 = HD + D |
400 |
37,20 |
600 |
6 |
HD + H = H2 + D |
400 |
36,92 |
400 |
7 |
D + H2 = HD + H |
500 |
33,78 |
15000 |
8 |
H + D2 = HD + D |
500 |
37,20 |
5500 |
9 |
H + HD = H2 + D |
500 |
36,92 |
3800 |
10 |
D + H2 = HD + H |
600 |
33,78 |
62000 |
11 |
H + D2 = HD + D |
600 |
37,20 |
26000 |
12 |
H + HD = H2 + D |
600 |
36,92 |
18000 |
Теория активированного комплекса
Задание 21
1. Изложите основные положения теории активированного комплекса.
2. Напишите термодинамическую форму кинетического уравнения химической реакции согласно теории активированного комплекса.
3. Изобразите схематично зависимость потенциальной энергии системы от пути реакции при протекании реакции типа:
XY + Z = X + YZ
4. Дайте определение истинной энергии активации.
5. Каков физический смысл стерического фактора в уравнении Аррениуса с точки зрения теории активированного комплекса?
6. Каков физический смысл следующих величин: ∆H≠, ∆G≠, ∆U≠, ∆S≠ ?
7. Вычислите значение ∆H≠ по экспериментально найденной энергии активации (см. таблицу в задании 20).
8. Вычислите абсолютную энтропию исходных веществ при температуре Т. При вычислении учитывать коэффициенты а и b в зависимости теплоемкости от температуры. Стандартную энтропию веществ при 298 К взять из справочника (Р., т. 44).
9. Вычислите энтропию активации на основании найденной экспериментально энергии активации и константы скорости реакции k при температуре Т (см. таблицу в задании 23). Воспользуйтесь уравнением:
10. Определите абсолютную энтропию активированного комплекса при температуре Т.
Цепные реакции.
Метод стационарных концентраций Боденштейна-Семенова.
Задание 22
1. Какие реакции называются цепными?
2. Какие стадии включает в себя любая цепная реакция?
3. В чем заключается метод стационарных концентраций Боденштейна-Семенова? Для чего он используется и к каким реакциям может быть применен?
4. Выведите кинетическое уравнение сложной реакции на основе предложенного механизма, используя метод стационарных концентраций.
1 |
2NO + H2 → 2NOH
1) NO + H2 → NOH2 2) NOH2 → H2 + NO 3) NOH2 + NO → 2NOH |
2 |
C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2
1) Cl2 → 2Cl ∙ 2) Cl ∙ + C2H4 → C2H4Cl ∙ 3) C2H4Cl ∙ → C2H4 + Cl ∙ 4) C2H4Cl ∙ + Cl ∙ → C2H4Cl2 5) Cl ∙ + Cl ∙ → Cl2 |
3 |
C2H6 → C2H4 + H2
1) C2H6 → C2H5 ∙ + H ∙ 2) H ∙ + C2H6 → C2H5 ∙ + H2 3) C2H5 ∙ → C2H4 + H ∙ 4) C2H5 ∙ + C2H5 ∙ → C2H4 + C2H6 |
4 |
2HNO3 → H2O + NO2 + NO3
1) HNO3 → HO + NO2 2) HO + NO2 → HNO3 3) HO + HNO3 → H2O + NO3 |
5 |
2NO + H2 → 2NOH
1) 2NO → N2O2 2) N2O2 → 2NO 3) H2 + N2O2 → 2NOH |
6 |
2CH4 → C2H6 + H2
1) CH4 → CH3 ∙ + H ∙ 2) CH4 + CH3 ∙ → C2H6 + H ∙ 3) CH4 + H ∙ → CH3 ∙ + H2 4) H ∙ + H ∙ → H2 |
7 |
CH3CHO → CH4 + CO
1) CH3CHO → CH3 ∙ + CHO 2) CH3 ∙ +CH3CHO → CH4 + CH3CO∙ 3) CH3CO ∙ → CH3 ∙ + CO 4) 2CH3CO ∙ → C2H6CO + CO |
8 |
2NO3 → 2NO2 + O2
1) NO3 → NO2 + O 2) NO2 + O → NO3 3) NO3 + O → NO2 + O2 |
9* |
N2O5 → 2NO2 + 1/2O2
1) N2O5 → NO2 + NO3 2) NO2 + NO3 → N2O5 3) NO2 + NO3 → NO2 + NO + O2 4) NO + N2O5 → 3NO2 |
10 |
C2H4O → CH4 + CO
1) C2H4O → C2H3O ∙ + H ∙ 2) C2H3O ∙ → CH3 ∙ + CO 3) CH3 ∙ + C2H4O → C2H3O ∙ + CH4 4) 2C2H3O ∙ → C3H6O + CO |
11 |
H2 + I2 → 2HI
1) I2 → 2I 2) 2I → I2 3) 2I + H2 → 2HI |
12 |
2NO2 + O2 → 2NO3
1) NO2 + O2 → NO3 + O 2) NO2 + O → NO3 3) O → 1/2O2 |
* Примечание: в варианте 9 скорость разложения N2O5 считать по всем стадиям с его участием.