WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 23 |

Cu(т) + (NH4)2S2O8(р-р) CuSO4(р-р) + (NH4)2SO4(р-р) если t = 0, c0 0 если t 0, c0 – x x x Для определения порядка реакции используем дифференциальный метод Вант-Гоффа, который позволяет определить порядок реакции по уравнению (3.12):

ln(c1 / t1) ln(c2 / t2) n.

ln c1 ln c1. Рассчитаем концентрацию исходного реагента(NH4)2S2O8 через 5, и 25 мин от начала реакции. Так как из каждого моля (NH4)2S2Oобразуется один моль CuSO4, то количество израсходованного (NH4)2S2O8 равно количеству полученного CuSO4 :

c1 c0 x 0,219 0,010 0,209 моль/дм3;

c2 0,219 0,020 0,199 моль/дм3;

c3 0,219 0,048 0,171 моль/дм3.

2. Рассчитаем значения изменения концентраций исходного вещества для различных моментов времени:

c1 / t1 (0,199 0,209) /5 0,020 моль/(дм3 мин).

c2 / t2 (0,171 0,199) /15 0,0187 моль/(дм3 мин).

3. Среднее значение концентрации на интервалах времени:

от t1 до t0,209 0, c1 0,204 моль/дм3;

от t2 до t0,199 0, c2 0,193моль/дм3.

ln 0,0200 ln 0,4. Порядок реакции равен: n 0,77.

ln 0,204 ln 0,Вывод. Дробный порядок реакции, определенный по экспериментальным данным, указывает на более сложный механизм протекания данной реакции, чем изображенный в виде химического уравнения.

3.4. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 3.4.1. Интегральные методы определения порядка химической реакции 1. Для кинетического анализа была составлена стехиометрическая газовая смесь из NO и O2. В ходе реакции 2NO + O2 2NOпри Т = 298 К наблюдалось следующее изменение периода полураспада газовой смеси в зависимости от начального давления:

p0 · 10–4, Па 3,04 2,53 2,03 1,52 1,t1/ 2, с 24,7 35,6 55.3 98,7 223,Определите порядок данной реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

2. При разложении пероксида водорода на платиновом катализаторе происходит выделение кислорода по реакции:

HO2 H2 OПри изучении кинетики этой реакции наблюдалось следующее изменение во времени объема выделенного кислорода:

t, мин 9 15 20 VO, мл 3,3 5,3 6,5 8,1 15,Определите порядок данной реакции, среднюю константу скорости и время разложения 1/4 исходного количества перекиси водорода.

3. Восстановление оксида азота (II) водородом протекает по уравнению 2NO + 2H2 N2 + 2H2O Если исходные газы взяты в эквивалентных количествах при 0,454 · 105 Па, то их давление уменьшилось вдвое за 102 с, если же начальное давление было 0,384 · 105 Па, то оно уменьшилось вдвое в течение 140 с. Определите порядок реакции, общее давление газовой смеси через 200 с.

4. При изучении реакции C2HI + OH C2HOH + I 5 были измерены времена полупревращения для различных начальных концентраций реагентов при температуре 298 К:

cC H5I,0 cOH,0, М 0,010 0,025 0,050 0,075 0,t1/ 2, мин 1110 445 220 150 Определите порядок реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

5. Реакция взаимодействия триэтиламина с бромистым этилом в бензоле (C2H5)3N + C2H5Br (C2H5)4N+ + Br протекает при Т = 298 К. При одинаковых начальных концентрациях реагентов (c0 = 0,1 М) наблюдался следующий процент их расходования (x) во времени:

t, с 300 1000 1500 x, % 30,5 59,4 68,8 74,Определите порядок реакции и рассчитайте среднюю константу скорости данной реакции.

6. При исследовании реакции разложения аммиака при 900 °С на вольфрамовой проволоке по реакции 2NH3 N2 + 3Hбыли получены следующие данные зависимости периода полураспада от начального давления паров аммиака:

p0 · 10–3, Па 3,33 5,33 10,66 18,63 33,t1/2 · 10–3, c 0,9 1,62 3,36 7,50 10,Определите порядок реакции и рассчитайте среднюю константу скорости данной реакции.

7. При изучении реакции разложения щавелевой кислоты под воздействием 99,5%-й серной кислоты при 50 °С получены следующие данные:

t, мин 0 120 240 420 600 900 cH C2O4 103, моль/дм2,50 2,10 1,77 1,36 1,05 0,65 0,Постройте график зависимости изменения концентрации щавелевой кислоты от времени. Определите порядок реакции по щавелевой кислоте и константу скорости реакции.

8. Изучалась кинетика реакции H2 + Br2HBr при Т = 574 К. Было установлено, что при одинаковых начальных концентрациях H2 и Br2, равных c1 = 0,04 моль/дм3; c2 = 0,03 моль/дм3;

c3 = 0,02 моль/дм3, их концентрация уменьшается на 1/4 за время t1 = 97,4 мин; t2 = 129,8 мин; t3 = 194,7 мин.

Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости реакции.

9. Изучалась кинетика реакции (C2H)3N + C2HI (C2H)4N+ + I 5 5 протекающей в среде нитробензола при 298 К. При одинаковой начальной концентрации реагентов, равной 0,0198 М, изменение их концентрации во времени происходило на величину x:

t, с 1200 1800 2400 3600 4500 x · 102, моль/дм3 0,876 1,066 1,208 1,392 1,476 1,Определите порядок реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

10. При изучении кинетики реакции превращения цианата аммония в мочевину k NH4CNO (NH2)2CO при Т = 308 К были определены времена полураспада цианата аммония при различных начальных концентрациях реагента. Получены следующие данные:

cNH CNO,0, моль/дм0,05 0,10 0,t1/ 2, ч 37,03 19,15 9,Определите порядок реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

11. Изучалась кинетика реакции омыления метилуксусного эфира щелочью CH3COOCH3 NaOH CH3COONa + CH3OH при 298 К. Фиксировалось изменение концентрации щелочи во времени.

t, мин 0 3 5 7 10 сNaOH · 103, моль/дм3 20 14,8 12,68 11,00 9,28 7,26 3,Рассчитайте изменение концентрации эфира во времени. Определите порядок данной реакции и вычислите среднюю константу скорости.



12. Реакция взаимодействия пиридина и бромистого бензила CHN + CHCHBr CHNCHCHBr 5 5 6 5 5 5 6 изучалась в среде тетрагидрофурана. Для синтеза была выбрана стехиометрическая смесь исходных веществ с начальной концентрацией 0,2 моль/дм3. За ходом реакции следили по количеству пиридина, вступившего в реакцию к моменту времени t:

t, мин 244 574 939 1336 c, моль/дм3 0,174 0,148 0,127 0,110 0,Определите порядок данной реакции и вычислите среднюю константу скорости.

13. При нагревании дибромянтарная кислота разлагается на броммалеиновую и бромистоводородную кислоты по уравнению (CHBr)2(COOH)2 (CH)(CBr)(COOH)2+ HBr Кинетику этой реакции исследовали титрованием проб одинакового объема стандартным раствором щелочи. При 323 К были получены следующие результаты:

t, мин 0 214 VNaOH, мл 10,095 10,35 10,Определите порядок данной реакции, среднюю константу скорости и время разложения 1/4 исходного количества дибромянтарной кислоты.

14. В результате взаимодействия -фенилпропионовой кислоты с иодом происходит образование,-дииодкоричной кислоты по реакции C5H5 C C COOH + I2 C5H5 CI=CI COOH Кинетику этой реакции изучали при T = 297,8 К по скорости расходования иода путем титрования его тиосульфатом. В реакцию вводили эквивалентные количества иода и фенилпропионовой кислоты. Были получены следующие данные:

t, мин 0 114 405 1388 1780 с · 102, моль/дм2,51 2,13 1,55 0,79 0,66 0,IОпределите порядок данной реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

15. При протекании реакции СH3COСH3 C2H4 + H2 + CO общее давление газовой смеси изменялось следующим образом:

t, мин 0 6,5 13,0 19,p 104, Па 4,149 5,439 6,505 7,Определите порядок реакции и вычислите среднее значение константы скорости при температуре опыта 298 К.

16. Для реакции 2CO CO2 C(т) протекающей при 583,2 К и постоянном объеме, давление за 30 мин уменьшилось с 1,049 105 Па до 0,924 105 Па, а затем за тот же промежуток времени с 0,714 105 Па до 0,624 105 Па. Определите порядок реакции и общее давление газовой смеси через 20 мин от начала опыта.

17. При изучении реакции термического разложения ацетальдегида при 518 °С были получены данные о доле ацетальдегида (1 – ), не вступившего в реакцию к моменту времени t:

t, с 0 42 85 105 160 1 – 1,000 0,906 0,818 0,786 0,685 0,Определите порядок реакции, среднюю константу скорости и период полураспада.

18. Экспериментально установлено, что период полураспада для реакции NH4CNO (NH2)2CO изменялся при изменении начальной концентрации NH4CNO :

cNH CNO, моль/дм0,1 0,2 0,t1/2, ч 19,15 9,45 4,Определите порядок реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

19. Реакция распада NO2 протекает при малых давлениях и больших температурах практически необратимо:

k 2NO2NO + OПри начальной концентрации cNO = 10,6 10–5 моль/дм3 за 20 мин NO2 превращается в продукты реакции на 59,5 %, а при начальной концентрации cNO = 6,3 10–5 моль/дм3 за 52 мин превращается в продукты реакции на 35,4 %.

Определите порядок реакции и среднюю константу скорости данной реакции.

20. Реакция термического распада диоксана при 504 °С протекает по уравнению При начальной концентрации диоксана 1,066 105 Па половина исходного вещества распадается за 13,9 мин, а при 0,533 105 Па — за 19,0 мин. Определите порядок реакции и рассчитайте значение средней константы скорости.

21. При Т = 583,2 К AsH3(г) разлагается по реакции:

k 2AsH3(г) 2As(т) + 3H2(г) Кинетику данной реакции изучали путем измерения общего давления газовой смеси во времени (V = const). Получены следующие данные:

t, ч 0 5,5 6,5 8,p 104, Па 9,751 10,742 10,905 11, Определите порядок данной реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

22. Кинетика реакции 2C2H5OH 2Br2 CH3COOC2H5+ 4HBr изучалась в избытке спирта. Было установлено, что период полураспада Br2 следующим образом меняется с изменением начальной концентрации брома:

cBr,0 ·103, моль/дм4 6 t1/2, мин 3680 2450 Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости.

23. При изучении реакции между пиридином и иодистым этилом CHN + CHI CH10N+ I 5 5 2 5 измерялась концентрация ионов I– через определенные промежутки времени. Для одинаковых концентраций двух исходных реагентов (c0 = 0,1 М) были получены следующие данные:

t, с 235 465 720 1040 1440 1920 cI 103, М 15 26 35 44 52 59 Определите порядок и вычислите константу скорости реакции.

3.4.2. Дифференциальные методы определения порядка химической реакции 1. Для реакции CHI + C2HONa CHOC2H5 NaI 3 5 протекающей в среде этилового спирта при Т = 321 К, были определены опытные значения концентрации CH3I в различные моменты времени (начальные концентрации реагентов равны между собой):

t, мин 0 180 360 540 720 900 1260 ci, моль/дм3 0,100 0,080 0, 065 0,056 0,049 0,044 0,036 0,Определите порядок данной реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

2. Для реакции между оксидом азота и водородом 2NO +2H2 N2+2H2O при 373 К были получены следующие кинетические данные:

а) при начальных концентрациях реагентов cH,0 = 0,005 M, cNO,0 = 0,1 M:

t, мин 0 60 120 180 240 300 360 cH 102, М 0,50 0,40 0, 32 0,26 0,20 0,16 0,13 0,б) при начальных концентрациях реагентов cH,0 = 0,1 M, cNO,0 = 0,01 M:

t, мин 0 300 600 900 1200 1500 1800 cNO 102, М 1,00 0, 90 0, 82 0,75 0,69 0,64 0,60 0,в) при начальных концентрациях реагентов cH,0 = 0,05 M, cNO,0 = 0,05 M:

t, мин 0 360 720 1080 1440 1800 2160 cH 102, М 5,0 3,9 3, 3 2,9 2,6 2,4 2,3 2,Вычислите порядок реакции по оксиду азота, водороду и общий порядок реакции. Рассчитайте среднюю константу скорости.





3. Дегидрирование н-бутилена до дивинила на катализаторе К-16 при температуре 600 °С в присутствии водяного пара можно представить схемой:

k C4HC4H6 HПроводились измерения начальной скорости этой реакции при различных разбавлениях н-бутилена водяным паром.

Получены следующие результаты:

pC H8,0 ·10–3, Па 8,822 4,664 3,v0 102, моль/(дм3 ч) 2,62 2,10 1,Определить порядок реакции и среднее значение константы скорости.

4. Определите порядок реакции стадии, определяющей скорость пиролиза диборана ( BH6 ) при 100 °С по изменению начальной скорости процесса, как функции концентрации:

cB H6,0 · 102, М 2,15 1,550 0,850 0,v0 104, моль дм–3ч–7,71 5,23 1,95 0,Рассчитайте среднюю константу скорости данной стадии.

5. Изучение термического разложения диметилсульфоксида (DMSO) проводили при 340 °С путем измерения его концентрации. Получены следующие результаты:

t, с 0 300 600 900 1200 1500 1800 cDMSO 103, моль/дм2,50 2,00 1,60 1,30 0,97 0,77 0,61 0,Определите порядок реакции и рассчитайте значение средней константы скорости.

6. Реакция термического распада диоксана при 504 °С протекает по уравнению Парциальное давление диоксана менялось во времени следующим образом:

t, мин 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 p · 10–4, Па 11 6,6 4,7 3,5 2,8 2,2 1,8 1,5 1,3 1,1 0,Определите порядок реакции и рассчитайте значение средней константы скорости.

7. Изучена зависимость скорости распада н-бромистого пропила:

k н-C3H7Br C3H6 HBr при 709 К от степени превращения () исходного вещества при начальном давлении p0 = 1,24 104 Па. Получены следующие данные:

, % 4,22 5,84 7,10 8,70 11,v, Па/мин 38,2 36,7 35,3 33,9 31,Определите порядок реакции дифференциальным методом и рассчитайте среднюю константу скорости.

8. При изучении газофазной реакции разложения пероксида дитретичного бутила:

(CH3)3COOC(CH3)3 2CH3COCH3+ C2Hпри 427,7 К наблюдалось следующее изменение давления (pi) пероксида дитретичного бутила во времени:

t, мин 0 12 24 36 48 60 72 84 pi 10–4, Па 2,53 1,97 1,59 1,27 1,02 0,795 0,631 0,513 0,Определите порядок реакции дифференциальным методом, рассчитайте среднюю константу скорости и период полураспада.

9. Определите порядок реакции разложения окиси этилена дифференциальным методом и рассчитайте константу скорости (V = const), если при 687,7 К общее давление реакционной смеси изменялось со временем следующим образом:

t, мин 0 20 40 60 80 100 120 140 pi 10–4, Па 1,50 1,80 2,07 2,28 2,43 2,56 2,65 2,73 2,10. Для реакции диссоциации дициклопентадиена (C5H6)2 2C5Hпри 443 К наблюдалось следующее увеличение общего давления газовой смеси:

t, с 0 15 30 45 60 75 90 105 pi 10–4, Па 1,54 1,98 2,28 2,45 2,57 2,65 2,72 2,77 2,Определите порядок реакции и рассчитайте значение средней константы скорости.

11. Оксид азота(V) при 67 °С разлагается по уравнению 2N2O5 4NO2 + OДля зависимости общего давления от времени получены следующие данные:

t, с 0 90 180 270 360 450 540 630 720 pi 10–4, Па 5,02 7,23 8,52 9,25 9,86 10,30 10,70 10,90 11,10 11,Определите порядок реакции дифференциальным методом, рассчитайте значение средней константы скорости.

12. Образование уксусной кислоты из уксусного ангидрида возможно по реакции:

(CH3CO)2O + H2O 2CH3COOH Исходная концентрация уксусного ангидрида равна 0,5 М. За ходом реакции следили по изменению концентрации уксусной кислоты во времени. Получены следующие данные:

t, мин 0 6 12 18 24 30 36 42 c, М 0,000 0,220 0,400 0,560 0,660 0,740 0,812 0,854 0,Определите порядок реакции дифференциальным методом и рассчитайте значение средней константы скорости.

13. При 583,2 К AlCl3(г) разлагается по реакции k 2AlCl3(г) 2Al(т) 3Cl2(г) Во время реакции общее давление газовой смеси изменялось во времени следующим образом (давление паров алюминия во внимание не принимать):

t, ч 0 2 4 6 8 10 12 pi · 10–5, Па 1,200 1,245 1,290 1,328 1,363 1,397 1,428 1,Определите порядок реакции дифференциальным методом и рассчитайте значение средней константы скорости.

14. Радикал ClO быстро распадается в результате реакции:

k 2ClO Cl2 OДля зависимости концентрации реагента от времени получены следующие данные:

t · 103, с 0,12 0,62 0,96 1,60 4,00 5,cClO, М 8,49 8,09 7,10 5,79 4,77 3,Определите порядок реакции дифференциальным методом и рассчитайте значение средней константы скорости.

15. При изучении кинетики распада ацетальдегида CH3CHO CH4+ CO были получены следующие данные изменения парциального давления ацетальдегида:

t, с 0 720 1440 2160 2880 3600 4320 5040 5760 pi · 10–4, Па 1,00 0,86 0,75 0,66 0,58 0,52 0,47 0,42 0,38 0,Определите порядок данной реакции и рассчитайте среднюю константу скорости.

16. При разложении 15 см3 перексида водорода в присутствии коллоидного серебра происходит выделение кислорода по реакции HO2 HO 1/ 2O2 При изучении кинетики этой реакции наблюдалось следующее изменение во времени объема выделенного кислорода, измеренного при 298 К и 101325 Па:

t, с 0 60 120 180 240 360 480 VO, см0,0 2,20 3,48 4,22 4,69 5,24 5,54 5,72 6,Определите порядок данной реакции дифференциальным методом и среднюю константу скорости реакции.

17. Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке протекает по уравнению 2NH3 = N2 + 3HКинетика этого процесса изучалась путем измерения общего давления системы во времени. Были получены следующие данные:

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 23 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.