75 группа 2 вариант / Химия / fischem

Полученные данные подставить в уравнение константы скорости реакции

первого порядка:	k = (	1		a		, приняв во внимание, что а=с-1, значение х
			)ln
		t
			a − x

равно номеру опыта. Величину констант для каждого промежутка времени вычислить с точностью до четвертого знака точности и занести в таблицу 1. Найти среднюю величину константы скорости реакции, сделать вывод о ее порядке.

									Таблица 1.
№	Время			1/t	с-1-х	ln(с-1-х)	ln(c-1)	1 c −1
опыта								k = t ln
	мин	сек	мин						c −1− x

Контрольные вопросы

1.Дайте определение скорости химической реакции. Как определяется мгновенная скорость реакции?

2.От чего зависит скорость реакции? Дайте формулировку закона действующих масс и определение константы скорости реакции.

3.Перечислите методы определения скорости реакции.

4.Дайте определение простым и сложным реакциям. К каким реакциям применимо понятие молекулярности? Как по молекулярности подразделяются химические реакции?

5.Дайте формулировку закона действующих масс для простых реакций. Дайте определение частным и общему кинетическим порядкам? Как они определяются, какие значения могут принимать?

6.Приведите уравнение и график зависимости концентрации от времени,

атакже выражение константы скорости реакции нулевого порядка.

7.Приведите кинетическое уравнение реакции первого порядка и выражение константы скорости реакции. В каких координатах зависимость концентрации со временем имеет линейный характер?

8.Как зависит скорость большинства реакций от температуры? Что такое энергия активации? Как можно определить энергию активации?

9.Объясните механизм цепной реакции на примере взаимодействия водорода и хлора. Дайте определение разветвленной и неразветвленной цепной реакции. Что такое длина цепи?

10.Дайте определение фотохимической реакции. Сформулируйте первый и второй законы фотохимии. Что такое квантовый выход?

11.Опишите два механизма фотохимических реакций. Дайте определение фотосенсибилизации.

101

12.Дайте определение катализа и катализатора. На что влияет и на что не влияет катализатор? Что такое селективность катализатора?

13.Каков механизм действия катализатора? Как с позиций различных теорий описывается строение активных центров катализатора?

14. Дайте определение гомогенному катализу. Приведите примеры гомогенного катализа.

15.Дайте определение гетерогенного катализа. Рассмотрите стадии гетерогенного катализа. Как определить природу лимитирующей стадии? Чем определяется переход лимитирующей стадии из одной кинетической области в другую?

Примеры решения задач

Пример 1. При некоторой постоянной температуре равновесие реакции, протекающей по схеме: N2+H2 NH3, установилось при следующих

концентрациях: [N2]равн=3 моль/л, [H2]равн=9 моль/л, [NH3]равн=4 моль/л. Рассчитайте константу равновесия , а также исходные концентрации азота и

водорода.

Дано:	Решени: составим уравнение равновесного процесса
[N2]равн=3 моль/л	N2+3H2 2NH3
[H2]равн=9 моль/л		[NH3 ]2		42			−3
[NH3]равн=4 моль/л	Кравн =		; K равн =			= 7 10
		[N2 ] [H 2 ]3		3 93				H2
	Вещества					N2			NH3
	Исходная концентрация					5		15	0
Найти: Кравн,	Прореагировало моль					2		6	-
[N2]исх, [H2]исх.	Образовалось моль					-		-	4
	Равновесная концентрация					3		9	4

Примем исходную концентрацию аммиака за 0, тогда к моменту равновесия его образовалось 4 моль. В соответствии с уравнением реакции для этого должно было прореагировать 2 моль N2 и 6 моль H2. Следовательно: [N2]исх=3+2=5 (моль/л); [H2]исх=9+6=15 (моль/л).

Ответ: Кравн=7 10-3, [N2]исх=5 моль/л, [H2]исх=15 моль/л.

Пример 2. Вычислите равновесные концентрации веществ в системе

СО(г)+Н2О(г) СО2(г)+Н2(г), если исходные концентрации СО и Н2О в молях на л
газовой смеси равны 2 и 3, а константа равновесия при t=850oС равна 1.
Дано:	Вещества	СО	H2O	CO2	H2
[CO]исх=2 моль/л	Исходная концентрация	2	3	0	0
[H2O]исх=3 моль/л	Прореагировало моль	х	х	0	0
К=1	Образовалось моль	0	0	х	х
Найти: [CO]равн,	Равновесная концентрация	2-х	3-х	х	х

102

[H2O]равн, [H2]равн, Внесем в таблицу данные об исходных концентрациях [CO2]равн. веществ. Пусть к моменту равновесия прореагировало х моль

СО, столько же согласно уравнению реакции прореагирует

Н2О, тогда [CO]равн=(2-х) моль/л, [H2O]равн=(3-х) моль/л, [CO2]равн=х моль/л, [H2]равн=х моль/л.

Запишем выражение константы равновесия:

K = [CO2 ] [H 2 ] ; [CO] [H 2O]

1 = x2

(2 − x) (3 − x)

5х=6; х=1,2 моль/л.

Ответ : равновесные концентрации веществ: СО, H2O, CO2, H2 равны 1,2 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

Вариант 1.

Равновесие реакции CO(г) +Cl2(г) COCl2(г) установилось при следующих концентрациях реагентов (моль/л): [CO]=0,1; [Cl2]=0,4; [COCl2]=4. Вычислите константу равновесия, исходные концентрации оксида углерода (II) и хлора.

Вариант 2.

Равновесие реакции СО(г)+Н2О(г) Н2(г)+СО2(г) установилось при следующих концентрациях реагентов (моль/л): [CO]=0,04, [H2O](г)=0,16, [H2]=0,08, [CO2]=0,08. Вычислите константу равновесия, исходные концентрации оксида углерода(II) и водяного пара.

Вариант 3.

Равновесие процесса 2NO(г)+O2(г) 2NO2(г) установилось при следующих концентрациях реагентов (моль/л): [NO]=0,2; [O2]=0,1,[NO2]=0,1. Вычислите константу равновесия и начальную концентрацию оксида азота(II).

Вариант 4.

Равновесие реакции 4HCl(г)+O2(г) 2H2O(г)+2Cl2(г) установилось при следующих концентрациях реагентов (моль/л): [H2O](г)=[Cl2]=0,14; [HCl]=0,2; [O2]=0,32. Вычислите константу равновесия и первоначальную концентрацию кислорода.

Вариант 5.

Константа равновесия системы 2N2(г)+O2(г) 2N2O(г) равна 1,21. Равновесные концентрации (моль/л): [N2]=0,72, [N2O]=0,84. Найдите исходную и равновесную концентрации кислорода.

Вариант 6.

Константа равновесия реакции N2(г)+3H2(г) 2NH3(г) равна 0,1. Равновесные концентрации (моль/л): [H2]=0,2; [NH3]=0,08. Вычислите исходную и равновесную концентрации азота.

Вариант 7.

103

При некоторой температуре константа равновесия процесса N2O4(г) 2NO2(г) равна 0,16. Равновесная концентрация NO2 равна 0,08 моль/л. Рассчитайте равновесную и исходную концентрацию N2O4.

Вариант 8.

Равновесие процесса диссоциации PCl5(к) PCl3(к)+Cl2(г) установилось, когда продиссоциировало 33,3% PCl5, начальная концентрация его равна 2,4 моль/л. Вычислите константу равновесия.

Вариант 9.

Вычислите равновесные концентрации реагентов для обратимого процесса А+В 2С, если константа равновесия равна 4, а начальные концентрации (моль/л): [A]=3, [B]=2.

Вариант 10.

Вычислите равновесные концентрации реагентов для обратимого процесса А+В С+D, если константа равновесия равна 1, а начальные концентрации (моль/л): [A]=5, [B]=3.

Вариант 11.

Константа равновесия реакции A+B C+D равна 1. Объем системы 4 л. Сколько вещества A прореагировало к моменту достижения равновесия, если исходно в системе находилось 12 моль вещества A и 8 моль вещества B?

Вариант 12.

Константа равновесия A+B C+D равна 1. Равновесные концентрации (моль/л): [A]=2, [B]=8. Вычислите равновесные концентрации веществ C и D.

Вариант 13.

В равновесной системе A+B C+D исходные концентрации веществ A и B равны соответственно 4 и 3 моль/л. Равновесная концентрация [A]=2 моль/л. Найдите константу равновесия и равновесные концентрации веществ B, C, D.

Вариант 14.

К моменту равновесия процесса H2(г)+I2(г) 2HI(г) прореагировало 50% водорода. Рассчитайте константу равновесия и равновесные концентрации всех трех веществ, если исходные концентрации водорода и йода соответственно равны 2 и 1,2 моль/л.

Вариант 15.

Равновесие реакции CO(г)+H2O(г) H2(г)+CO2(г) установилось при следующих концентрациях (моль/л): [CO]=1, [H2O](г)=4, [H2]=[CO2]=2.

Рассчитайте равновесные концентрации, установившиеся в системе после повышения концентрации СО в 3 раза по сравнению с начальной.

Тестовые задания для самоконтроля

1.Константа скорости химической реакции не зависит от …

1.природы реагирующих веществ;

2.концентрации реагирующих веществ;

3.температуры.

2.Измерение интенсивности поглощения света –

1.рефрактометрия;

104

2.фотоэлектроколориметрия;

3.кулонометрия.

3.Частные кинетические порядки могут принимать значения:

1.целые, дробные;

2.нулевые, отрицательные;

3.все выше перечисленные.

4.NO2+CO=NO+CO2 – уравнение … реакции:

1.мономолекулярной,

2.бимолекулярной,

3.тримолекулярной.

5. Концентрация линейно уменьшается со временем в реакциях …порядка:

1.нулевого;

2.первого;

3.второго.

6.	1	=	1	+ kτ -
	С
			С0

1. кинетическое уравнение первого порядка;

2. кинетическое уравнение нулевого порядка;

3. кинетическое уравнение второго порядка.

7.Энергия света должна быть поглощена молекулой реагирующего соединения –

1.закон Гроттгуса-Дрейпера;

2.закон Штарка и Эйнштейна;

3.второй закон фотохимии.

8. k = 2,303τ1 lg CC0 - константа скорости реакции … порядка.

1.нулевого.

2.первого,

3.второго.

9.К разветвленным цепным реакциям относится реакция …

1.хлорирования углеводородов;

2.горение бензина в двигателе;

3.взрыв водорода и хлора.

10. Гетерогенный каталитический процесс при высокой температуре протекает под…

1.внешнедиффузионным контролем;

2.кинетическим контролем;

3.внутридиффузионным контролем.

Ключи к тестовым заданиям

№ вопроса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
№ ответа	2	2	3	2	1	3	1	2	2	1

105

	Содержание	Стр.
1.	ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА	3
2.	АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВ	24
3.	РАСТВОРЫ	40
4.	ЭЛЕКТРОХИМИЯ	59
5.	ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ	90

Рекомендуемая литература

1.Н.Л. Глинка.Общая химия. М. Интеграл пресс. 2004.

2.Н.В. Коровин. Общая химия. М. Высшая школа. 2003.

3.Физическая химия под редакцией К.С. Краснова. 2001.

106

Методическое пособие

Мартынова Татьяна Викторовна

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Под редакцией автора Оригинал-макет подготовлен редакционно-издательским отделом

МГТУ «МАМИ»

Подписано в печать . . . Формат 60×90 1/16. Бумага 80 г/м2 Гарнитура «Таймс». Ризография. Усл. печ. л. ___.

Тираж ___ экз. Заказ № ___

МГТУ «МАМИ» 107023, г. Москва, Б. Семеновская ул., 38.

107