Вариант задач по кинетике_11

5. Кинетику реакции разложения диметилового эфира изучали по измерению

CH3OCH3 → CH4 + H2 + CO

общего давления системы при 5040С, По приведенным данным определите порядок реакции и константу скорости,

t, сек	0	390	665	1195	2240
Робщ, мм.рт.ст. 312		408	468	562	714	931

6.Были получены следующие значения для удельной скорости реакции разложения ацетондикарбоновой кислоты в водном растворе (реакция первого порядка)

O=C(CH2COOH)2	O=C(CH3)2 +2CO2:
t, 0С	0	25	35	45	65
k 105, с-1	0,0787	3,46	13,5	49,8	487

Графическим методом определите энергию активации. Рассчитайте величину предэкспонента. Чему равно время полураспада при 550С?

7. По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте Нº , Sсº (при Сo=1 моль/л и Сo=1 моль/см3) при температуре 550С. Сделайте вывод о типе реакции (быстрая, нормальная, медленная).

8. Реакции нуклеофильного замещения в производных алканов (SN2) R-Х + Y-  RY + X- протекают по схеме

k1

R-Х +Y [Y- R – X]

	k-1
[Y- R – X]	k2	RY +X

В зависимости от условий реакции могут протекать либо а) в квазистационарном режиме по [Y- R – X],

б) с лимитирующей стадией образования промежуточного комплекса [Y- R – X]. Выведите уравнения скорости для всех вариантов и выясните, различимы ли кинетически эти механизмы.

9. Восстановление водородом некоторых окислителей, таких как S = Cr(VI), IO3 , Ce+4 : S +H2  Q , где S и Q окисленная и восстановленная формы субстрата,

могут катализировать соли меди (II).

Реакции протекают по следующему механизму:

Cu2+ + H2	CuH+ + H+ ,
CuH+ + Cu2+	2 Cu+ + H+,
2 Cu+ + S	2 Cu2+ + Q ,

Последняя стадия протекает быстро и не влияет на кинетику процесса. Используя метод квазистационарных концентраций для промежуточного комплекса CuH+ выведите кинетическое уравнение этой реакции. Каково влияние кислотности среды на скорость процесса?

10.

Вариант 17.

1. Константа скорости первого порядка для реакции равна 2,2 10-5 с-1 при 320оС:

SO2Cl2 = SO2 + Cl2

Какой процент сульфурилхлорида разложится в результате его выдерживания при 320о в течение 2 ч?

2. Константа скорости реакции окисления формальдегида пероксидом водорода

НСНО + Н2О2 = НСООН + Н2О

при t=80оС равна 0,7544 л/моль,ч, Смешивают 1 л 1М раствора НСНО и 2 л 2М раствора Н2О2. Рассчитайте концентрацию муравьиной кислоты через 40 мин?

3. Диазобензолхлорид в водном растворе разлагается по уравнению:

C6H5N2+Cl- C6H5Cl + N2

За реакцией удобно		следить по количеству выделяющегося N2 при 130С и
давлении, равном 750		мм,рт,ст. В реакцию взято 35 см3 раствора, содержащего 10 г
диазобензолхлорида на литр, Были получены следующие результаты:
, мин	116		192	355	481	1429
VN 2 , см3	9,7		16,2	26,3	33,7	54,3	60,0

Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости реакции и время полупревращения,

4. Вычислите порядок реакции и константу скорости пиролиза диборана В2Н6 (газ) при 10оС из следующих данных по зависимости скорости реакции от концентрации диборана и найдите константу скорости,

[ B2Н6 ] ,102, моль/л ,	2,153	0,433
г,104, моль/(л,час)	7,4	0,73

5.Определите порядок реакции 2СО=СО2+СТВ при 583,20С, если в одном случае давление в реакции за 30 мин уменьшилось с 1,049,105 до 0,924,105 Па, а в другом за тот же промежуток времени оно уменьшилось с 0,714,105 до 0,624,105 Па

(V=const).

6.Трихлорацетат-ион в ионизирующих растворителях, содержащих протоны Н+, разлагается на диоксид углерода и хлороформ:

Н+ + Cl3C-COO− = CO2 + HCCl3

Стадией, определяющей скорость реакции, является, вероятно, мономолекулярный разрыв связи С-С в трихлорацетат-ионе. Реакция идет по первому порядку и константы скорости имеют следующие значения:

	t, 0С	70	80	90
	k 105, с-1	1,71	7,62	31,1
	Рассчитайте энергию активации, предэкспоненциальный множитель и константу
	скорости при 600С.
7.	По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте Нº ,			Sсº (при Сo=1 моль/л и Сo=1
	моль/см3) при температуре 1000С. Сделайте вывод о типе реакции (быстрая,
	нормальная, медленная).
8.	Фотохимическая реакция разложения пероксида водорода проходит по схеме:

Лимитирующая стадия процесса — третья стадия. Выведите кинетическое уравнение для разложения пероксида водорода и найдите, чему равен порядок реакции и эффективная константа скорости.

9.Кинетика окислительно-восстановительной реакции церия(IV) с солью хрома (III) в среде серной кислоты с постоянной кислотностью

3 Сe4+ + Cr3+ + 4 H2O = 3 Ce3+ + HCrO4+ 7 H+

включает стадии с образованием неустойчивых состояний Cr(IV) и Cr(V):

Сe(IV) + Cr(III)	Ce(III) + Cr(IV)	k1, k-1
Ce(IV) + Cr(IV)	Ce (III) + Cr(V)	k2
Ce(IV) + Cr(V)	Ce(III) + Cr(VI)	k3

Выведите кинетическое уравнение реакции в квазиравновесном режиме с лимитирующей стадией превращения Cr(IV) в Cr(V). Каковы наблюдаемые порядки по реагентам? Какие продукты оказывают тормозящее влияние на реакцию?

10.

Вариант 18.

1. При исследовании кинетики реакции гидролиза метилтозилата (МТ)

п-СН3С6Н5SО3CH3 + H2O = СН3С6Н5SО3H + CH3OH

при 25оС были получены следующие спектрофотометрические данные при длине волны 261 нм:

, ч	0	5,0	9,0	18,0	24,0	44,0	67,0
D	0,791	0,746	0,709	0,645	0,611	0,526	0,471	0,420
где D- оптическая плотность раствора; D = *l*CMT , где						и l константы, Покажите,

что реакция подчиняется первому порядку и определите константу скорости,

2.Бимолекулярная реакция А + В = D, для которой Ао = Во, проходит за 10 мин на 25%, Сколько времени необходимо, чтобы реакция прошла на 50% при той же температуре и той же начальной концентрации,

3.Монохлоруксусная кислота при 289 К взаимодействует с водой (вода в большом избытке):

СlH2C-COOH + H2O (НО)H2C-COOH + HCl

Результаты титрования проб одинакового объема раствором щелочи приведены ниже:

, мин	0	600	780	2070
VOH- , см3	12,9	15,8	16,4	20,5

Составьте материальный баланс (учтите, что щелочью титруются 3 кислоты), Определите порядок реакции, вычислите константу скорости и рассчитайте, сколько времени после начала реакции необходимо, чтобы все три кислоты присутствовали в эквивалентных количествах,

4.Период полураспада изотопа полония 210Ро составляет 140 дней, Вычислить константу скорости распада полония, (Реакция первого порядка,) Сколько времени потребуется, чтобы распалось 65% данной массы полония-210? Какая доля исходного количества распадается за один день?

5.Графически методом подбора подтвердите, что реакция :

(СН3)3СОО(СН3)3 (газ) 2 СН3СОСН3 + С2Н6

идет по первому порядку, Определите по графику константу скорости реакции при 147,2оС, За кинетикой реакции следили по изменению общего давления в системе, Были получены следующие данные:

, мин	0	2	6	10	14	18	22
Робщ, мм.рт.ст.	179,5	187,4	198,6	210,5	221,2	231,9	242,3

6. Для реакции пиридина с йодистым метилом в тетрахлорэтане

C5H5N + H3CI = C5H5NCH3+ + I−

определены константы скорости при разных температурах:

t, 0С	19,9	29,9	39,9	50
k 102, л/(моль с)	0,713	1,50	3,05	5,89

Графически рассчитайте энергию активации и величину предэкспоненциального множителя. К какому типу относится эта реакция (―нормальная‖, ―медленная‖ или ―быстрая‖)?

7.Дожд

8.Реакция иодирования ацетона протекает по механизму кислотного катализа:

(CH3)2CO + H+B- ↔ X+ + B-	k1, k-1
X+ + J2 → CH3(CH2J)CO + H+ + J-	k2
H+ + B- ↔ H+B-
где X+ промежуточное высокореакционное соединение.

Используя любой из приближенных методом описания кинетики сложных реакций (МКСК, МКРК ) получите кинетическое уравнение для скорости образования продукта, при условии, что стадия 2 является лимитирующей.

9.Кинетика термического распада дихлорэтана в газовой фазе описывается уравнением

	_ d[C2H4Cl2]	=	k[C2 H 4 Cl2	].
	d

Согласуется ли вышеприведенное уравнение скорости со следующей схемой цепного механизма реакции?

k0

C2H4Cl2 C2H4Cl· + Cl·

k-1

Cl· + C2H4Cl2 C2H3Cl2· + H· , k2

C2H3Cl2· C2H3Cl· + Cl· k3

C2H3Cl2· + стенка

C2H3Cl2· адс.

Используя метод квазистационарных концентраций выведите кинетическое уравнение реакции.

10.

Вариант 19.

1. В таблице приведены данные по кинетике разложения гексафенилэтана (А):

(C6H5)3C-C(C6H5)3 2(C6H5)3C

при 00С в смеси толуола и анилина,

A, моль/л	0,1000	0,0867	0,0733	0,6000	0,0465	0,0334
, мин	0	1,05	2,20	3,65	5,5	7,85
Графическим методом подтвердите первый порядок реакции и определите из
графика среднее значение константы скорости при 00С,
2, Реакция кислотного	распада	-аллилникельхлорида описывается				следующим

стехиометрическим уравнением:

-С3Н5NCl H2O + HCl = C3H6 + NiCl2 + H2O

Начальные концентрации комплекса и кислоты равны 0,005 и 0,010 моль/л, За кинетикой реакции следили по изменению концентрации HCl, Температура 200С, Полученные результаты приведены в таблице,

Время , мин	0	20	40	60	80	1000	120
[HCl] 103, моль/л	5,00	2,76	1,69	1,10	0,74	0,504	0,349

Покажите, что реакция имеет общий второй порядок и найдите среднее значение константы скорости реакции,

3. Реакция термического разложения этана, протекающего при 600О С

С2Н6 = С2Н4+ Н2

была получена следующая зависимость концентрации этана от времени

, мин	0	5	10	15	20	25
СС2Н6, моль/л	0,24	0,216	0,194	0,175	0,157	0,141

Методом Вант-Гоффа определите порядок реакции и рассчитайте значение

константы скорости реакции,
4. Газофазную реакцию 2А		В контролировали по изменению общего давления в
зависимости от времени, Были получены следующие данные:
, с	0	100	200	300		400
Робщ, мм.рт.ст.	400		322	288	268	256
Определите порядок реакции по компоненту А и вычислите значение
константа скорости? За какое время			реакция пройдет на 70%?

5.При 518оС время полупревращения реакции разложения бензальдегида при начальном давлении 300 мм рт,ст, составляет 450 с, а при исходном давлении 200

мм рт, ст, 1/2 равно 675 с.

Определите порядок реакции и константу скорости реакции.

6.Константа скорости окисления йодистоводородной кислоты пероксидом водорода H2O2 + 2HI = 2H2O + I2 изменяется с температурой следующим образом:

t, 0С	20	30
k 102, л/(моль с)	4,32	8,38

Вычислите энергию активации и константу скорости реакции при 400С.

7. По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте Нº , Sсº (при Сo=1 моль/л и Сo=1 моль/см3) при температуре 400С. Сделайте вывод о типе реакции (быстрая, нормальная, медленная).

8. Фотохимическая реакция разложения C2H4I2 протекает по схеме:

I2  2I

I+ C2H4I2  I2 +C2H4 I C2H4 I  C2H4 + I 2 I + M  I2 +M

Используя метод квазистационарного приближения, выведите кинетическое уравнение для разложения C2H4I2 и найдите, чему равен порядок реакции и эффективная константа скорости.

9. Для реакции гидрирования олефина с использованием родиевого катализатора

RhH(CO)(PPH3)2 предложена схема реакции:
RhH(CO)(PPH3)2 + алкен	Rh(алкил)(CO)(PPH3)2	(k1,k-1)
Rh(алкил)(CO)(PPH3)2 + H2	RhH(CO)(PPH3)2 + алкан	(k2)

Используя метод квазистационарных концентраций по Rh(алкил)(CO)(PPH3)2 выведите уравнение для скорости образования продукта алкана.

Определите порядок реакции по H2 при очень высокой концентрации водорода.

10.

Вариант 20.

1.В реакции окисления метана CH4 + 2O2 = CO2 + H2O, протекающей с постоянной скоростью, в течение 5 мин, в сосуде объемом 0,5 л при 500оС образуется 5,10-4 моль воды, Рассчитайте скорость реакции в Па/мин cчитая, что в начальный момент воды равна нулю.

2.За кинетикой декарбоксилирования гидробензойной кислоты

		C6H7CООН		C6H8 + CО2
следили по количеству выделившегося диоксида углерода за равные интервалы
времени:
, с	300	450	600	750	900	1050	1200
VCО2, см3	5,9	10,0	14,0	17,2	19,8	21,9	23,7	32,1

Определите общий объем выделившегося оксида углерода и константу скорости 1-го порядк

Обратите внимание, что = весь C6H7CООН превратится в CО2 , следовательно

Со (C6H7CООН) ~ V CО2

Определите константу скорости реакции первого порядка,

3.Константа скорости второго порядка для щелочного гидролиза этилформиата при 29,86оС равна 4,53 л/моль,с, Каково время полупревращения, если оба реагента имеют одинаковую концентрацию 0,001моль/л, Если концентрацию одного из реагентов удвоить, а другого уменьшить в два раза, то через какое время прореагирует половина вещества с меньшей концентрацией?

	НСООС2Н5 + NаОН  НСООNа + С2Н5ОН
4. Изменение концентрации метильных радикалов 2СН3 = С2Н6
изучали с помощью флеш-фотолиза (мгновенных вспышек). Были							получены
следующие данные:
	Время, мкс	0	10	20	30	40	50
	[CH3·],106, М	1,25	0,95	0,80	0,65	0,57	0,50

Методом Вант-Гоффа определите порядок реакции и рассчитайте значение константы скорости реакции.

5.По мере течения реакции между эквивалентными количествами окиси углерода и хлора, согласно уравнению СО + Сl2 = СОСl2 при 300 К в присутствии катализатора наблюдалось следующее уменьшение общего давления системы:

, мин	0	5	10	15	21
Робщ, мм.рт.ст.	724	675	654	622	600

Определите порядок реакции (V=const) графическим и аналитическим методом и константу скорости.

6. Каково время полураспада гидрида кремния SiH4 при 700 К по уравнению

7. SiH4 = Si + 2 H2 ,

если константа скорости первого порядка для этой реакции описывается уравнением k = 2 1013* exp (- 216300/RT). Размерность энергии активации Дж/моль.

7.	По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте Нº ,		Sсº (при Сo=1 моль/л и Сo=1
	моль/см3) при температуре 7000С. Сделайте вывод о типе реакции (быстрая,
	нормальная, медленная).
8.	Для следующей схемы сложной реакции:
		k1
	A +В	= X +C
		k-1
		k2
	X +В	→ Пр +А
	где Х промежуточная высокореакционная частица
	Используя метод квазистационарных концентраций по Х выведите кинети-
	ческое уравнение реакции по реагенту В.
9. Для реакции разложения аминонитрита, протекающей в водном растворе,
	NH2NO2 → H2O +N2O (г)
	предложен следующий механизм:
	NH2NO2 + H2O	-NHNO2 + H3O+	(k1,k-1)
	−NHNO2	OH− +N2O	(k2)
	OH− + H3O+	2H2O	(k3 ,k-3)

Используя МКСК по аниону -NHNO2 получите выражение для скорости реакции образования N2O .

10.

Вариант 21.

1.При смешении 1 л 0,05 М раствора NaOH и 1 л 0,05 М раствора этилацетата эфир омыляется на 50% в течение 16,8 мин.

СН3СО2C2H5 + NaOH = СН3СООNa + C2H5OH

Реакция имеет первый порядок по каждому из реагентов, Определите константу скорости.

2. Скорость окисления бутилового спирта xлорноватистой кислотой

С4Н9ОН + HClO = C3H7CHO + HCl + H2O

не зависит от концентрации спирта и пропорциональна концентрации НСlО во второй степени, Вычислите время, в течение которого прореагирует 90% НСlО в растворе, содержащем 0,1 моль/л НСlО при 298,2 К, Константа скорости реакции при этой температуре равна 24 л/(моль·мин), Запишите выражение для скорости реакции,

3.Разложение пероксида водорода в водном растворе протекает по уравнению

Н2О2 = Н2О + О, Кинетика реакции исследовалась путем титрования проб одинакового объема (2 см3) марганцовокислым перманганатом калия (0,0015 N раствор) на содержание Н2О2: VKMnO4*N KMnO4 = V Н2О2*N Н2О2 Определите порядок

реакции различными способами и рассчитайте среднее значение константы скорости этой реакции, пользуясь следующими данными:

, мин	0	5	10	15	20	30	40
VKMnO4, см3	23,6	18,1	14,8	12,1	9,4	5,8	3,7

4.Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке протекает по следующему стехиометрическому уравнению:

NН3 = 1/2 N2 + 3/2 Н2

За реакцией следили по изменению давления, В различные моменты времени давление увеличивалось следующим образом:

, с	100	200	400	600	800	1000
Р, мм рт, ст,	11,0	22,1	44,0	66,3	87,9	110
(где Р=Робщ,-Р0 ).	При условии, что начальное давление равнялось 200 мм рт,ст,

графически методом подбора определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости.

5.	Изучалась зависимость скорости распада диоксида азота от концентрации реагента
			2NO2 = 2NO +O2
	Определите вид кинетического уравнения этой реакции и рассчитайте значение
	константы скорости по следующим данным:
	С*105	NO2 , моль/л	4,47	5,01	6,31	7,94	10	12,59
	r , моль/(л,сек)		0,032	0,040	0,063	0,095	0,158	0,214
6.	Константа скорости реакции разложения ацетондикарбоновой кислоты
	O=C(CH2COOH)2			O=C(CH3)2 +2CO2
	при Т1 = 273,2 К равна k1 = 2,46 10-5 мин-1
	при Т2 = 313,2 К равна k2 = 5,76 10-3 мин-1.
	Вычислите время, в течение которого реакция пройдет на 70% при Т = 323,2 К.
7.	По данным предыдущей задачи 6 рассчитайте					Нº , Sсº (при Сo=1 моль/л и Сo=1
	моль/см3)	при температуре 350 К. Сделайте вывод о типе реакции (быстрая,

нормальная, медленная).

8.Для реакции замещения бромистого алкила RBr + OH- ROH + Br- предложен следующий механизм:

RBr  R+ + Br-	k1
R+ + Br-  RBr	k-1
OH- + R+  ROH	k2

Используя МКСК по R+ получите выражение для скорости образования ROH .

9.Химическая реакция N2O  N2 + 1/2O2 протекает по следующему механизму (М — инертная частица):

N2O +M  N2O+M k1

N2O N2 + O k2

N2O+M  N2O + M k3

N2O + O  N2 + O2 k4

Используя метод квазистационарного приближения по N2Oи O , найдите выражение для скорости реакции.

10.

Вариант 22.

1. Превращение пероксида бензоила в дифениловый эфир

(С6Н5СОО)2 = С6Н5СОО С6Н5 + СО2

(реакция первого порядка) при температуре 60oС прошла за 10 мин на 75%, Вычислить константу скорости реакции.

2. Диазобензолхлорид в водном растворе разлагается по уравнению:

	C6H5N2+Cl-			C6H5Cl + N2
За реакцией удобно следить по количеству выделяющегося N2 при 130С и
давлении, равном 750 мм.рт.ст.					В реакцию взято 35 см3 раствора, содержащего 10
г/л диазобензолхлорида. Были получены следующие результаты:
, мин	116			192	355	481	1429
VN 2 , см3	9,7			16,2	26,3	33,7	54,3	60,0
Обратите внимание, что			= весь диазобензолхлорид превратится в N2 ,
	о	+		-
следовательно С (C6H5N2			Cl ) ~ V N 2

Определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости реакции и время полупревращения.

3.Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке протекает по следующему стехиометрическому уравнению:

NН3 = 1/2 N2 + 3/2 Н2

За реакцией следили по изменению общего давления. В различные моменты времени давление увеличивалось следующим образом:

, с	100	200	400	600	800	1000
Робщ, мм.рт.ст.	211,0	222,1	244,0	266,3	287,9	310

При условии, что начальное давление равнялось 200 мм.рт.ст, графически методом подбора определите порядок реакции и рассчитайте константу скорости,

4.Время полупревращения вещества А равно 10 годам (реакция протекает по закону первого порядка). В сосуд объемом 0,2 л введено некоторое количество этого

вещества, Измерение его концентрации, проведенные через 30 и 35 мин после начала опыта, показали, что за время между двумя замерами распалось 2, 1010 частиц. Чему равна начальная концентрация вещества А ?

5.В таблице приведены данные по кинетике разложения гексафенилэтана (А):

(C6H5)3C-C(C6H5)3 2(C6H5)3C

при 00С в смеси толуола и анилина,

A, моль/л

0,1000

0,0867

0,0733

0,6000

0,0465

0,0334