Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
17-11. Определите размерность константы скорости для реакций перво-
-1
го, второго и третьего порядка, если концентрация выражена в мольл . 17-12. Определите общий порядок сложной реакции, если константа
1/2 -1/2 -1
скорости имеет размерность л моль с .
17-13. Реакция термического распада метана в присутствии водорода СН — С + 2Н2 описывается кинетическим уравнением:
_ 4СН4] = к [СН4]2
<к [Н2]3 .
Определите порядок реакции по метану и по водороду, а также общий порядок реакции.
17-14. Константа скорости газовой реакции второго порядка при 25 °С равна 1.010-3 лмоль-1с-1. Чему равна эта константа, если кинетическое уравнение выражено через давление в барах?
17-15. Для газофазной реакции п-го порядка пА — В выразите скорость образования В через суммарное давление.
17-16. Константы скорости прямой и обратной реакции равны 2.2 и 3.8 лмоль-1с-1. По какому из перечисленных ниже механизмов могут протекать эти реакции:
а) А + В <_± Б;
б) А + В <_± 2Б;
в) А <_± В + Б;
г) 2А <_± В?
17-17. Реакция разложения 2Н1 — Н2 + 12 имеет второй порядок с константой скорости к = 5.95-10-6 л-моль-1-с-1. В^гчислите скорость реакции при давлении иодовододорода 1 бар и температуре 600 К.
17-18. Скорость реакции второго порядка А + В — Б равна 2.7-10- мольл- с- при концентрациях веществ А и В, соответственно, 3.0• 10-3 моль-л-1 и 2.0 моль-л-1. Рассчитайте константу скорости.
270
Глава 5. Химическая кинетика
17-19. В реакции второго порядка А + В — 2Б начальные концентрации веществ А и В равны по 1.5 моль л-1. Скорость реакции равна 2.0-1СГ4 мольл-1с-1 при [А] = 1.0 моль-л-1. Рассчитайте константу скорости и скорость реакции при [В] = 0.2 мольл-1.
17-20. В реакции второго порядка А + В — 2Б начальные концентрации веществ А и В равны, соответственно, 0.5 и 2.5 мольл-1. Во сколько раз скорость реакции при [А] = 0.1 мольл-1 меньше начальной скорости?
17-21. Скорость газофазной реакции описывается уравнением
г = ?[А]2[В].
При каком соотношении между концентрациями А и В начальная скорость реакции будет максимальна при фиксированном суммарном давлении?
17-22. Разложение Н202 в спиртовом растворе - реакция первого порядка. Начальная скорость реакции при температуре 40 °С и концентрации Н202 0.156 М равна 1.1410-5 мольл-1с-1. Рассчитайте константу скорости.
17-23. Скорость реакции между бутеном-2 и бромоводородом равна 4.0-10-11 мольл-1с-1 при температуре 100 °С, давлении бромоводорода 0.25 бар и давлении бутена 0.15 бар. Рассчитайте константу скорости при этой температуре.
17-24. Константа скорости реакции второго порядка между этиленом и водородом равна 0.391 см3-моль-1-с-1 при температуре 400 °С. Рассчитайте скорость реакции при этой температуре, давлении водорода 15 бар и давлении этилена 5 бар.
17-25. При изучении инверсии (гидролиза) сахарозы были получены следующие данные:
Время, мин 0 30 90 130 180
[С12И12Оп], М 0.500 0.451 0.363 0.315 0.267
Рассчитайте:
а) начальную скорость реакции;
б) среднюю скорость за 90 мин;
в) среднюю скорость за 180 мин.
17-26. При анализе термического разложения хлорэтана
C2H5CI — C2H4 + HCl
при 746 К были получены следующие данные:
Время, мин 0 1 2 3 4 8 16
[С2И5СІ], М 0.100 0.0975 0.0951 0.0928 0.0905 0.0819 0.0670
Глава 5. Химическая кинетика
271
Рассчитайте:
а) начальную скорость реакции;
б) мгновенную скорость через 3 мин;
в) среднюю скорость за 16 мин.
17-27. Реакция образования фосгена СОС12 из СО и С12 описывается кинетическим уравнением:
й[СОС12] [СО][С12]32
йг к'+ к "[С12]
Определите общий порядок реакции при:
а) высоких,
б) низких концентрациях хлора. 17-28. Реакция разложения бромметана
2СН3ВГ — С2Н6 + БГ2
описывается кинетическим уравнением: й [С2Н6]
к[СН3Бг] + к '[СИ3Бг]3
Определите порядок реакции при:
а) высоких,
б) низких концентрациях бромэтана.
17-29. Для тримолекулярной реакции 2КО + О2 — 2КО2 предложен следующий механизм:
2Ш <=> (Ж))2, (к1, к-1) (11О)2 + О2 — 2КО2. (к2)
Напишите кинетические уравнения, описывающие зависимость концентраций всех участвующих в реакции частиц от времени.
17-30. Реакция термического разложения озона описывается следующими кинетическими уравнениями:
= -к1 [О3] + к_1 [О][О2] - к2шО3], = к1[О3] - к-1 [О][О2] + 2к2[О][О3] ,
т
^ = к1 [О3] - к-1 [О][О2] - к2[О][О3].
Опишите механизм этой реакции, составив уравнения элементарных стадий.
272
Глава 5. Химическая кинетика
§ 18. Кинетика реакций целого порядка
В данном параграфе на основе закона действующих масс мы составим и решим кинетические уравнения для необратимых реакций целого порядка. Начнем с реакций в закрытых системах, протекающих при постоянном объеме.
Реакции 0-го порядка. Скорость этих реакций не зависит от концентрации:
(18.1) - ^ = к ¦ [А], [А] = [А]о - кг
где [А] - концентрация исходного вещества.
Большинство известных реакций нулевого порядка представляют собой гетерогенные процессы, например разложение на платиновой проволоке оксида азота (I) (21Ч20 21Ч2 + 02) или аммиака (2>Ш3 N + 3Н2).
Реакции 1-го порядка. В реакциях типа А — В скорость прямо пропорциональна концентрации:
