3. Химическая кинетика

1. Что называется скоростью химической реакции? По изменени концентрации какого из веществ обычно определяют скорость реакции

2. Что называется молекулярностью и порядком реакции? Всегда л: rfiiH имеют одинаковое значение. Приведите примеры.

3. Какие реакции называются псевдомономолекулярными?

4. Какие реакции называются простыми и какие — сложными? Ка­кие типы сложных реакций вам известны?

5. В чем заключается основной закон кинетики для простейших ре­акций (закон Гульдберга — Вааге)?

6. Каков физический смысл константы скорости реакции? Какова размерность константы скорости реакции? В каком случае константа скорости реакции связана со средней продолжительностью жизни молекул? Зависит ли константа скорости реакции 1-го, 2-го и 3-го порядков от концентрации реагирующих веществ, от объема системы, от времени, от температуры?

7. Проанализируйте интегральную форму кинетических уравнений 1-го и 2-го порядков и при каких условиях концентрация продукта изменяется со временем линейно?

8. От .чего зависит и от чего не зависит константа скорости химической реакции?

9. Как выводится уравнение для расчета константы скорости реак­ций 1-го, 2-го и 3-го порядков (при разных концентрациях)?

10. Что называется периодом полураспада и как он зависит от начальной концентрации реагирующих веществ для реакции 1-го, 2-го и 3-го порядков?

11. Какие методы определения порядка реакций вам известны и на чем они основаны?

12. Исходя из каких положений определяют скорость сложной химической реакции?

13. В чем заключается принцип независимости элементарных ста­дий сложных реакций?

14. Как рассчитать константу скорости прямой реакции, если известна константа скорости обратной реакции? Существует ли связь между константами прямой и обратной реакции и максимальной работой этого процесса?

15. Каким уравнением будет описываться кинетика реакции

А---В---С, при условии, что вторая стадия протекает значительно быстрее, чем первая?

16. Изобразите графически и напишите уравнения зависимости концентрации веществ А, В и С от времени для реакции

А---В---С. Какие особенности характерны для кривой накопления вещества С при условии, что скорость второй стадии наибольшая?

17. Что такое период индукции?

18. На чем основан принцип квазистационарных концентраций Бо-денштейна? Чем ограничивается его применимость?

19. Напишите и решите систему уравнений для реакции

А---В---С. Рассмотрите предельные случаи очень высоких и очень низких давлений (в том числе частный случай, когда k_{ = k_z=k^). При­мените метод стационарных концентраций для количественной оценки характера изменения концентраций компонентов А, В, С.

20. В чем заключается теория химических реакций Аррениуса?

21. Как зависит константа скорости химической реакции от температуры?

22. Как термодинамически можно вывести уравнение Аррениуса? Кем был дан этот вывод?

23. Что, такое энергия активации химической реакции, от чего она зависит?

24. На основании кривой распределения Максвелла —Больцмана

дать качественное объяснение влиянию температуры и катализатора на константу скорости химической реакции?

25. Как, следуя представлениям Алексеева о природе активных мо­лекул, дается молекулярно-кинетический вывод уравнения Аррепиуса? Какой при этом выявляется физический смысл постоянной уравнения Аррениуса?

26. Что такое стерический фактор, чем обусловливается его возникновение?

27. На основании каких данных рассчитывается энергия активации химических реакций аналитически и графически?

28. В чем заключаются основные положения теории переходного состояния, позволяющие вывести уравнение скорости химической реакции?

29. Что происходит с реагирующими молекулами при прохождении активным комплексом вершины потенциального барьера? Каково время существования комплекса? Какие физические представления соответствуют понятию «средняя скорость прохождения комплекса через барьер»? Как выражается эта величина через молекулярные параметры комплекса? Зависит ли скорость прохождения комплекса через барьер от высоты барьера?

30. Что представляет собой поверхность потенциальной энергии для системы трех линейно расположенных атомов? Изобразите сечение поверхности вертикальными плоскостями, параллельными осями координат, и плоскостью, проходящей через начало координат и перевальную точку.

31. В каких .случаях константы скорости реакции, рассчитанные по числу активных соударений, будут совпадать со значениями, рассчитанными с помощью теории активного комплекса?

32. Объясните смысл стеричсского фактора с точки зрения теории абсолютных скоростей {статистический вариант). Как объяснить, что с увеличением молекулярной массы реагирующих молекул фактор р должен уменьшаться? Влияет ли конфигурация активированного комплек­са на величину р? Разобрать случай линейного и нелинейного комп­лекса.

33. Что значит отрицательное значение изменения энтропии при об­разовании активированного комплекса?

34. Как влияет энтропийный множитель на скорость химического процесса?

35. Используя принцип стационарных концентраций Боденштейна, выведите уравнение для скорости мономолекулярных реакций согласно схеме Линдемана. Как в этом случае зависит константа реакции 1-го порядка от ее начального давления?

36. В чем заключается сходство кинетики сопряженных реакций со сложными последовательными реакциями? Чем можно объяснить это сходство?

37. Что такое фактор индукции? От каких параметров он зависит?

38. Какие реакции называются фотохимическими? Каким законам они подчиняются? Что такое квантовый выход? Почему он для некоторых реакций равен или меньше единицы, а у других он значительно больше единицы?

39. Какие реакции называются цепными, в чем заключаются их осо­бенности? Как объясняет -Н. Н. Семенов зависимость скорости цепной реакции от давления, если реакция протекает в газовой фазе?

40. В чем заключается гомогенный и гетерогенный механизм обры­ва цепей? Расскажите о кинетическом и диффузионном механизмах в случаях гетерогенного обрыва, о роли третьей частицы и стенки.

41. Как 'зависит скорость элементарных стадий цепных реакций от давления? Дать зависимость скоростей неразветвленных цепных реакций от скорости зарождения в случае линейного и квадратичного обрыва цепей.

42. На примере реакции окисления водорода расскажите о кинети­ке цепных реакций.

43. Как зависит скорость разветвленной цепной реакции от давления при постоянной температуре? От чего зависят пределы самовосламенения в разветвленных цепных реакциях? Как изменится течение разветвленной цепной реакции в системе, находящейся несколько выше второго предела, если откачать часть газовой смеси?

44. Как влияет среда, в которой протекает химическая реакция, на константу скорости химической реакции?

54. Как влияет катализатор (его количество, структура, промото­ры) на кинетику химической реакции?

55. Каковы особенности гетерогенных реакций? Из каких стадий может состоять гетерогенная реакция?

56. По каким признакам можно судить, какая стадия является лимитирующей в гетерогенной реакции — химическое взаимодействие или процесс диффузии?

57. Как классифицируются каталитические реакции?

58. В чем заключается теория гомогенно-каталитических реакций? Приведите примеры гомогенно-каталитических реакций.

59. Объясните причину измерения энергии активации процесса при введении в систему катализатора, находящегося в одной фазе с реагирующими веществами.

60. Каким кинетическим уравнением описывается гетерогенно-ката-литическая реакция, если ее скорость определяется адсорбционно-десорбционными процессами? Каков возможный предел изменения кажущегося порядка реакции?

61. Какова роль промотора и на чем основано действие, способствующее увеличению активности катализатора?

62. В чем заключается мультиплетная теория катализа Баландина, можно ли на основании этой теории предсказать структуру катализато­ра для данной реакции?

63. В чем заключается теория, катализа Кобозева (теория активных ансамблей)?

64. Какие другие теории гетерогенного катализа вам известны?

65. В чем специфичность действия отдельных катализаторов?

66. Какие реакции называются автокаталитическими? Приведите примеры.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3