4. Химическая кинетика

4.1. Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению 2H₂ + O₂ ↔ 2H₂O, если давление увеличить в 3 раза?

4.2. Константа скорости реакции дегидрирования метиламина CH₃NH₂ ↔ HCN + 2H₂ при 913 K равна 5×10^-3 с^-1. За какое время концентрация метиламина уменьшится в 2 раза.

4.3. Разложение оксида азота N₂O₅ является реакцией первого порядка, константа скорости которой равна 0.002 мин^-1. Определите сколько (в %) оксида азота N₂O₅ разложится за 2 часа.

4.4. Реакция 3BrO^- ↔ BrO₃^- + 2Br^- описывается кинетическим уравнением второго порядка с константой скорости равной 9.3×10^-4 м³/кмоль∙с. Исходная концентрация гипобромид ионов равна 0.1 кмоль/м³. За какое время прореагирует 30% гипобромид ионов.

4.5. Вещество A смешано с B и C в равных концентрациях (c_о =1 моль/л). Через 1000 с осталось 50% вещества A. Сколько вещества A останется через 2000 с, если реакция имеет нулевой, первый, второй, третий порядок.

4.6. При изменении начальной концентрации с 1 до 3 моль/л период полупревращения некоторой реакции уменьшился с 3 ч до 20 мин. Определите порядок и константу скорости реакции.

4.7. Вычислите константу скорости гидролиза этилацетата, если для нейтрализации каждых 5 мл реагирующей смеси израсходовано следующее количество 0.1 н раствора гидроксида натрия:

τ, мин	0	41	85	178	∞
VNaOH, мл	23.5	25.87	28.12	32.12	42.37

4.8. В присутствии концентрированной серной кислоты муравьиная кислота разлагается по схеме:

HCOOH ↔ H₂O_ж + CO_г.

По приведенным результатам анализа определите порядок и константу скорости реакции:

τ, мин	1	2	4	8	16	∞
VCO, м^3	49	92	188	345	655	2000

4.9. При прохождении реакции CH₃COCH₃ ↔ C₂H₄ + H₂ + CO в замкнутом объеме общее давление изменялось, как показано в таблице. Докажите, что данная реакция является реакцией первого порядка и найдите среднее значение константы скорости реакции:

τ, мин	0	6.5	13.0	19.9
P, мм.рт.ст.	312	408	488	562

4.10. Кинетику разложения перекиси водорода изучали путем титрования реакционных проб одинакового объема через определенные промежутки времени раствором перманганата калия. На основании данных таблицы вычислите среднее значение константы скорости разложения перекиси водорода и время, необходимое для разложения 90 % Н₂О₂. Разложение перекиси в водном растворе является реакцией первого порядка.

τ, мин	0	10	20
V, мл KMnO4	22.8	13.8	8.25

4.11. Монохлоруксусная кислота при действии воды переходит в гликолевую. Реакция протекает по уравнению:

СН₂ClCOOH + H₂O ↔ CH₂(OH)COOH + HCl.

При большом избытке воды реакция является псевдомономолекулярной. На основании приведенных данных вычислить константу скорости реакции и определить, через какое время все три кислоты будут присутствовать в эквивалентных количествах:

τ, мин	0	600	780	2070
VNaOH, см^3	12.9	15.8	16.4	20.5

4.12. 0.01 н раствор СН₃СООС₂Н₅ омыляется 0.002 н раствором NaOH в течение 23 минут на 10%. Через сколько минут он будет омылен на 10% 0.005 н раствором щелочи. Степень диссоциации NaOH равна 1.

4.13. Константа скорости реакции:

СН₃СООС₂Н₅ + NaOH ↔ CH₃COONa + C₂H₅OH

при 50°С равна 5.4 л/моль⋅с. Сколько эфира прореагирует за 10 минут при начальной концентрации исходных веществ 0.02 моль/л. Какова должна быть начальная концентрация эфира и щелочи, чтобы за это время прореагировало 98% исходных веществ?

4.14. Реакция образования фосгена: СО + Сl₂ ↔ COCl₂ протекает в присутствии катализатора. Определите порядок реакции, если при 27°С получены следующие результаты:

τ, мин	0	18	30	42
c(CO)=c(Cl2), моль/л	0.0187	0.01764	0.01704	0.01644

4.15. Определите порядок реакции изомеризации газообразного вещества А в В при 923 К, пользуясь зависимостью между временем полупревращения и исходным давлением:

τ 1/2, c	648	450	318	222
P×10^-5, Па	0.067	0.133	0.267	0.533

4.16. Кинетику реакции 2A→B, протекающей в жидкой фазе, изучали спектрофотометрически и получили следующие данные:

τ, мин	0	10	20	30	40	∞
CB, моль/л	0	0.089	0.153	0.200	0.230	0.312

Определите порядок реакции и константу скорости.

4.17.  При изучении кинетики каталитического распада аммиака на простые вещества при 1373 K были получены следующие данные:

τ 1/2, мин	7.6	3.7	1.7
P°(NH3), мм.рт.ст.	265	130	58

Определите порядок реакции и константу скорости.

4.18. Реакция протекает по схеме: и . Определите константы скорости k₁ и k₂, если известно, что в смеси продуктов реакции содержится 35% вещества B, а концентрация вещества A уменьшилась в два раза за 410 с.

4.19. Для обратимой реакции константы скорости прямой и обратной реакции соответственно равны 300 и 100 с^-1. За какое время концентрация вещества A изменится в два раза, если в начальный момент времени вещество B в системе не содержалось.

4.20. Для обратимой реакции первого порядка константа равновесия K = 8, а константа скорости прямой реакции k₁ = 0.4 c^-1. Вычислите время, при котором концентрации веществ A и B станут равными, если начальная концентрация вещества B равна нулю.

4.21. Рассчитайте концентрации азота и закиси азота через 0.1 с, если начальная концентрация окиси азота равнялась 4 моль/л, а константы скорости параллельных бимолекулярных реакций:

и

при 1300 K равны 25.7 и 18.2 л/моль∙с

4.22. Вычислите среднее значение константы скорости бимолекулярной реакции омыления этилацетата гидроксидом натрия, если установлено, что при взаимодействии 0.3114 моль этилацетата с 0.5638 моль NaOH количества этих веществ в реакционной смеси изменяется, как показано в таблице:

τ, с	0	393	669	1010	1265
nNaOH, моль	0.5638	0.4866	0.4467	0.4113	0.3879
nэфир, моль	0.3114	0.2342	0.1943	0.1589	0.1354

4.23. Процесс разложения изопропилового спирта в присутствии катализатора можно представить следующими реакциями:

C₃H₇OH → C₃H₆O + H₂,

C₃H₇OH → C₃H₆ + H₂O,

C₃H₇OH → C₃H₈ + O₂.

Концентрации веществ, измеренные через 4.3 с после начала опыта следующие (в ммоль/л): с(C₃H₇OH) = 27.4, с(C₃H₆O) = 7.5, с(C₃H₆) = 8.1, с(C₃H₈) = 1.7. Определите константу скорости каждой из параллельных реакций, если в начальный момент времени в системе присутствовал только изопропиловый спирт.

4.24. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры с 20 до 100°С, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2?

4.25. При одной и той же концентрации реагирующих веществ скорость реакции при 300 K вдвое больше, чем при 293 K. Вычислите значение производной при 300 K.

4.26. Во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры от 25 до 100°С, если энергия активации равна 30 ккал.

4.27. При 10°С реакция между 1 л 0.05 н раствора этилацетата и 1 л 0.05 н раствора гидроксида натрия происходит на 50% в течение 16.8 мин. Приняв температурный коэффициент реакции равным 2, определить за какое время произойдет омыление половины взятого эфира при 35°С, если остальные условия останутся прежними.

4.28. Две реакции одинакового порядка имеют одинаковые предэкспоненциальные множители, но энергии активации этих реакций различаются на 83.126 кДж/моль. Рассчитайте отношение констант скоростей этих реакций при 434 K.

4.29. Для реакции разложения йодистого водорода константа скорости при 280°С равна 7.96×10^-7 мин^-1, а при 300°С – 3.26×10^‑6 мин^-1. Определите энергию активации, константу скорости при 290°С и температурный коэффициент скорости реакции.

4.30. Для реакции разложения хлористого водорода энергия активации равна 185.77 кДж/моль. Определите, как влияет на рост активных молекул повышение температуры с 417 до 427°С.

4.31. Константы скорости реакции 2NO + Cl₂ ↔ 2NOCl при 0 и 60.2°С, соответственно, равны 5.5 и 19.4 л²/моль²∙с. Вычислите, при какой температуре константа скорости будет равна 9.9 л²/моль²∙с.

4.32. Для обратимой реакции разложения йодистого водорода HI ↔ H₂ + I₂ при двух разных температурах получены следующие значения констант скорости прямой (k₁) и обратной (k₂) реакций (см³/моль⋅с):

T, K	k1	k1
666.8	0.259	15.59
698.6	1.242	67.00

Найти значения энергий активации прямой и обратной реакций и константу равновесия реакции при 533 К.

4.33. Константа скорости разложения ацетондикарбоновой кислоты CO(CH₂COOH)₂ ↔ CO(CH₃)₂ + 2 CO₂ (реакция первого порядка) при 273.2 K равна 2.46×10^-5 мин^-1, а при 313.2 K – 5.76×10^-3 мин^-1. Вычислите время, в течение которого реакция пройдет на 70% при 323.2 K.