ДЗ 1 по физхимии вариант 258 / дз по физхимии №1 258вар

Московский Государственный Университет Инженерной Экологии

Кафедра Общей и физической химии

Домашнее задание №1

Выполнил студент:

Максимчук Алексей

Группа М25

Преподаватель:

Мишустин А.И.

Москва 2007

1. Рассчитать константу скорости заданной реакции k₁ при данной температуре Т₁ по заданным энергии активации Е и предэкспоненциальному множителю k₀.

2. Найти зависимость между временем t и текущей концентрацией C и построить кинетическую кривую (график зависимости С от t); задать 6 - 10 равноотстоящих значений С (во всём диапазоне изменения С) и с помощью кинетического уравнения заданного порядка рассчитать соответствующие значения t.

3. Найти время полупревращения τ_1/2 аналитическим путем (по соответствующей формуле) и графическим путем (по графикам №1 и №2). Определить относительную ошибку определения.

4. Рассчитать, сколько % от исходной концентрации С₀ первого вещества (то есть написанного первым в уравнении реакции) (m₁), и сколько кг этого вещества вступит в реакцию к заданному моменту времени t₁ от начала опыта при заданной первоначально температуре T₁ и заданном объеме V. Сколько кг продуктов образуется к этому времени? (Учесть, что в кинетические уравнения входит текущая, то есть остающаяся концентрация вещества.)

5. Найти температуру Т₂, при которой за то же самое время t₁ прореагирует m₂% от С₀. Объяснить, почему изменилась температура по сравнению с Т₁.

6. Для первоначальной температуры Т₁ построить график №2 зависимости от времени такой функции концентрации первого вещества, которая линейна относительно t. График должен быть построен во всем интервале концентраций. Из графика №2 определить графически константу скорости реакции k и время полупревращения τ_1/2.

7. Рассчитать, во сколько раз возрастет скорость реакции при температуре Т₁ вследствие применения катализатора, снижающего энергию активации Е на n%.

Реакция	Порядок	Т1,К	k0	Е, Дж/моль	C0 моль/л	t1, с	V, л	m2, %	n%
CH3Br+J^- => CH3I+Br^-	2	353	2.3*10^1^0	76285	1	1800	450	19	22

1. Расчёт константы скорости реакции k₁

k₁=k₀e^-E/RT R=8.31 Дж / (моль* К)

k₁=0.117

2. Построение графика С от t.

t=1/k₁*(1/C - 1/C₀) – зависимость С от t

С, моль/л	t, с
1	0
0.9	0.951
0.8	2.139
0.7	3.667
0.6	5.704
0.5	8.556
0.4	12.834
0.3	19.964
0.2	34.224
0.1	77.004

построим график зависимости С от t

3. Определим время полупревращения τ_1/2

τ_1/2ан =1/(k₁*C₀)

τ_1/2ан= 8.556

τ_1/2гр=8.547

ε(τ_1/2)=((τ_1/2ан - τ_1/2гр)/ τ_1/2ан ) *100%

ε(τ_1/2)= 0,1 %

4. Расчёт массы прореагировавшего вещества.

1/С_т=1/C₀+k₁t

1/C_т= 4.731*10^-3 моль/л – текущая концентрация вещества

C_пр=С₀-1/С_т

С_пр= 0,995 моль/л – концентрация прореагировавшего вещества

m₁=C_пр/С₀ *100%

m₁= 99,527%

найдём массу продуктов реакции

M(CH₃Br)=95 г/моль

m_пр= C_пр*V* M

m_пр= 4.255*10⁴ г - масса продуктов реакции

5. Расчёт T₂.

найдём концентрации С_х, которая составляет m₂ от С₀

С_х= C₀* 19/100 %

С_х= 0.19 моль/л

найдём константу скорости k₂ новой реакции

k₂=1/t(1/C_x - 1/C₀)

k₂= 2,368*10^-3

T₂=- E/(ln(k₂/ k₀)*R)

T₂= 306,976 К

Температура изменилась так, как изменилась константа скорости реакции, реакция идее медленнее.

6. Построение графика зависимости 1/С от t.

1/C = 1/C₀ + k₁ t 1/C=G t_i=1/k₁*(1/C_i - 1/C₀)

1/С, моль/л	t, с
1	0
1.111	0.951
1.25	2.139
1.429	3.667
1.667	5.704
2	8.556
2.5	12.834
3.333	19.964
5	34.224
10	77.004

k_гр=a/b

a=2.33

b=20

k_гр=0.117

τ_1/2гр=1/ k_гр*C₀

τ_1/2гр= 8.584 c

8. Расчёт увеличения скорости реакции с применением катализатора.

E_кат=E*n/100 %

E_кат=1.678*10⁴ Дж

ΔE=E-E_кат

ΔE=5.95*10⁴

k₃=k₀*e^-E/R*T1

k₃=35.679

k₃/k₁=305.267

Скорость реакции возрастёт в 305.267раз.

Константа скорости	Время полупревращения		Расход первого вещества к моменту t1		к п.5	ускорение при катализе
k1	графически	аналитически	m1, %	кг	T2 , K	kкат/k1
0,117	8.547	8.556	99,527	42.55	306,976	305.267