Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
21-10. Реакция разложения вещества А может протекать параллельно по трем направлениям:
к,
А
к2
к з
В
С Б
Концентрации продуктов в смеси через 5 мин после начала реакции были равны: [В] = 3.2 моль-л-1, [С] = 1.8 моль-л-1, [Б] = 4.0 моль-л-1. Определите константы скорости к1 - к3, если период полураспада вещества А равен 10 мин.
21-11. Реакция разложения вещества А может протекать параллельно по трем направлениям:
к 1
А
„ В
Концентрации продуктов в смеси через 10 мин после начала реакции были равны: [В] = 1.6 моль-л-1, [С] = 3.6 моль-л-1, [Б] = 7.8 моль-л-1. Определите константы скорости 1 - 3, если период полураспада вещества А равен 8 мин.
21-12. Покажите, что при двух параллельных реакциях
к^г В
А
2
Б
Глава 5. Химическая кинетика
311
энергия активации суммарной реакции разложения А связана с энергиями активации отдельных стадий следующим образом:
Е = к1 Е1 + к 2 Е 2
к1 + к 2
21-13. В системе идут две параллельные газофазные реакции: А + В — — С (к]), А — Б (к2). Исходная смесь эквимолекулярна, начальное давление составляет 200 Торр. При практически полном превращении А при 227 °С рС = Ю Торр, а при 327 °С рС = 39 Торр. Найдите разность энергий активации этих реакций.
21-14. На одном графике нарисуйте зависимости концентрации вещества В от времени в системе последовательных реакций А — В — Б для двух случаев:
1) кг >> к2;
2) к] << к2.
21-15. Докажите, что максимальная концентрация промежуточного продукта в системе двух последовательных реакций первого порядка определяется только отношением констант скорости. Найдите эту максимальную концентрацию в двух предельных случаях:
1) к2 / к] >> 1;
2) к2 / к] << 1.
21-16. Найдите зависимость концентрации вещества В от времени в системе ([А]0 = а):
(константы скорости обеих стадий одинаковы).
21-17. Реакция изотопного обмена протекает по механизму:
к
А + В ===== С + Б к
с начальными концентрациями [А]0 = а, [В]0 = Ь, [С]0 = [Б]0 = 0. Найдите зависимость концентраций веществ А и В от времени и периоды полураспада этих веществ.
21-18. Образец радиоактивного урана массой 100 г распадается по схеме:
239 23.5 мин 239. т 2.35 сут 239п
и -— Кр -— Ри
(над стрелкой указаны периоды полураспада). Рассчитайте массы нептуния и плутония через:
1) 20 мин;
2) 20 суток после начала распада.
312
Глава 5. Химическая кинетика
Определите максимальную массу нептуния, которая может быть получена из данного образца урана.
21-19. Определите индукционный период для образования плутония (см. предыдущую задачу), если начальная масса урана - 10 г, а предел обнаружения плутония - 10-7 г.
21-20. Дана кинетическая схема:
к 1
А В + С .
к-1
Решите кинетическое уравнение для этой схемы ([А]0 = а, [В]0 = = [С]0 = 0) и найдите зависимость концентрации вещества А от времени.
21-21. Дана кинетическая схема:
к 1 к2
А -> В С.
к з
Составьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([А]0 = а, [В]0 = [С]0 = 0). При каких значениях констант скорости к1 - к3 концентрация промежуточного вещества В будет проходить через максимум?
21-22. Дана кинетическая схема:
к 1 к2 А В-- С
Составьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([А]0 = а, [В]0 = [С]0 = 0). Когда достигается максимум концентрации промежуточного вещества В?
21-23. Дана кинетическая схема:
к1 к2 А В С .
Составьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([А]0 = а, [В]0 = [С]0 = 0).
21-24. Кинетика обратимой реакции А ^± В измерена при двух температурах. Получены следующие экспериментальные данные: 1) Г = 20 °С
1, мин 0 10 20 ею
Содержание В в смеси, % 2.0 21.5 31.0 39.7
Глава 5. Химическая кинетика
313
2) Т = 40 °С
1, мин 0 3 9 ОО
Содержание В в смеси, % 2.0 27.1 45.2 50.7
Рассчитайте:
а) энергии активации прямой и обратной реакций;
б) константы равновесия при двух температурах;
в) тепловой эффект прямой реакции.
21-25. В системе протекают две параллельные реакции: А + В — продукты А + С — продукты (к2).
Отношение к1 / к2 = 7. Начальные концентрации веществ В и С одинаковы. К моменту времени X прореагировало 50% вещества В. Какая часть вещества С прореагировала к этому моменту?
21-26. Константа скорости прямой реакции цис-транс-изомеризации бутена-2 при 417 °С равна 8.5210-7 с-1. Константа равновесия при этой температуре равна 1.14. В начальный момент времени присутствует только цис-изомер. Определите время, за которое прореагирует 30% бу-тена-2.
21-27. Константа скорости прямой реакции ЮТ^ОМ ^± (1ЧН2)2С8 при 25 °С равна 7.66-10-7 мин-1. Константа равновесия при этой температуре равна 1.30. В начальный момент времени присутствует только роданид аммония. Определите время, за которое прореагирует 40% исходного вещества.
21-28. Бензол не взаимодействует с водным раствором пероксида водорода, но при добавлении в раствор соли двухвалентного железа происходит окисление бензола с образованием фенола и небольших количеств дифенила. Предложите трехстадийный цепной механизм образования фенола при окислении бензола, если известно, что ионы Бе2+ в этом процессе окисляются до Ре(0Н)2+. Механизм должен включать стадии зарождения, развития и обрыва цепи. Какая из трех элементарных реакций характеризуется наибольшей константой скорости и почему?
