Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.06.2024

Просмотров: 155

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ЗВІДКИ

^ = v ш .

або

lg Ч = lg Ч ~

lg У = lg 16,8 - 3 0 8 - 2 8 3 lg 2 = 1,2253 -

— 2,5 lg2 = 1,2253 —2,5 • 0,301 =0,4728. т2 = 2,97 хв.

Задачі

14. У скільки разів збільшується швидкість реакції при підви­ щенні температури від 283 до 373 К, якщо температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2?

Відповідь: 512.

15. При якій температурі слід проводити реакцію, щоб швидкість її при 323 К зменшилася в 10 раз? Температурний коефіцієнт швидкос­ ті реакції дорівнює 2,5.

Відповідь: 298 К.

16. Визначити температурний коефіцієнт швидкості омилення етилацетату лугом NaOH для кожного температурного інтервалу і середній температурний коефіцієнт швидкості реакції в межах від 273 до 298 К, якщо константа швидкості цієї реакції змінюється із зміною температури так:

Т,

К

273

293

298

К,

кмоль~1-м3 -хв-1

1,17

5,08

6,56

Відповідь: 2,084; 1,667; • 1,876.

 

 

)

17. У скільки разів збільшується

швидкість

розчинення

заліза

в 5 %-ній соляній кислоті при підвищенні температури від 293 до 343 К, якщо температурний коефіцієнт швидкості розчинення дорівнює 2,8?

Відповідь:

172,2

раза.

 

 

18. Обчислити швидкість

реакції

 

 

 

 

СО + Н 2 0 & с о 2 + н 2

при 313,2 К, якщо

при цій температурі

константа швидкості реакції

дорівнює

8,15 • 10

кмоль

• м 3 • хв

і початкові концентрації

реагуючих

речовин CO і Н 2 0 відповідно дорівнюють 0,1 і 0,2 кмоль х

• - - , - 3

 

 

 

 

 

X м-

 

 

 

 

 

Відповідь:

1,63 • 10 4 кмоль • м 3 • хв

19. Відома

залежність константи швидкості розкладу N 2 0 5 від

температури:

 

 

 

 

Г,

К

273

308

328

338

К,

c~ l

7,67-10—7

1,46-10—4

1,5-10— з

4,87-10-3

Визначити середній температурний коефіцієнт швидкості реакції, енергію активації і константу .швидкості реакції при 298 К.

Відповідь: 3,85; 103,4 МДж; 1,12 • 1 0 - 6 с _ 1 .

20. Константа швидкості розкладу перекису водню йодистодневою кислотою за рівнянням

Н 2 0 2 + 2НІ = 2 Н 2 0 + І, змінюється залежно від температури так:

Т, К

293

303

К, к м о л ь - ! - м 3 - х в - 1

4,32

8,38

Визначити енергію активації і константу швидкості реакції при 298 К.

Відповідь: 48,91 МДж; 6,017 кмоль - 1 • м3 • х в - 1 .

21. Період піврозпаду речовини в реакції першого порядку при 323,2 К дорівнює 100 хв, а при 353,2 К — 15 хв.

Визначити температурний коефіцієнт швидкості цієї реакції.

Відповідь: 1,88.

22. У скільки разів збільшується швидкість реакції

2N02 = 2NO + 0 2

при підвищенні температури від 600 до 640 К, якщо в цьому інтервалі температур енергія активації реакції дорівнює 113 МДж?

Відповідь: 4,12 раза.

23. Визначити енергію активації реакції Н 2 + Вг2 = 2НВг,

якщо при 550,7 і 574,5 К константи швидкості реакції відповідно до­

рівнюють 1,59 • 10~2

і 8,56 • 10— 2

кмоль - 1 • м 3

• хв"- 1 .

 

 

Відповідь:

186,1 МДж.

 

 

 

 

 

 

24. Константа швидкості

для

реакції

 

 

 

 

 

 

Н 2 + І2

^ 2НІ

 

 

при 683 К дорівнює

6,59 • 10 - 2 кмоль - 1

• м 3 • х в - 1 , а при 716 К —

0,375 кмоль"- 1

• м 3

• хв~1.

Константи

швидкості зворотнії

реакції

для

цих температур

відповідно

дорівнюють

5,12 • 10 - 4

і 2,50 X

X

10~2 кмоль - 1 • м 3

• хв"- 1 .

 

 

 

 

 

Визначити константи рівноваги для цих температур і енергію ак­ тивації прямої і зворотної реакцій.

Відповідь: 1,287 • 102; 15; 375,8 МДж; 479 МДж.

25. Константи швидкості омилення етилацетату лугом СН3 СООС2 Н5 4- NaOH = CH3COONa 4- С2 Н5 ОН

при 282,6 і 287,6 К відповідно дорівнюють 2,37 і 3,204 кмоль-1 • м 3 х X х в - 1 .

При якій температурі константа швидкості цієї реакції дорівнюва­ тиме 4 кмоль - 1 • м 3 • х в - 1 ?

Відповідь: 291,3 К.

26. Константи швидкості реакції другого порядку при 328,2 і

298,2 К відповідно дорівнюють 10~2 і 10~3 кмоль- 1 • м 3 • х в - 1 . Визначити швидкість цієї реакції при 343,2 К в початковий момент

реакції, якщо початкові концентрації обох речовин однакові і дорів­

нюють 0,01

кмоль • м - 3 .

 

 

 

 

 

Відповідь:

 

3,162 • 10 - 6

кмоль- 1 • м 3 • х в - 1 .

 

 

 

 

 

ТЕОРІЯ АКТИВНИХ ЗІТКНЕНЬ

 

 

Молекули газу перебувають у безперервному безладному

русі;

при зіткненні

молекул змінюються їх напрям

і швидкість руху

(кіне­

тична енергія

молекул).

 

 

 

 

 

Середня

арифметична швидкість

молекул

визначається формулою

 

 

 

 

= УЧ§г>

 

 

( v n > 2 6 >

де R — універсальна газова стала;

Т — температура;

М — молеку­

лярна маса.

 

 

 

 

 

 

 

 

Молекули здійснюють

прямолінійний рух від одного зіткнення до

іншого, причому відстань

між зіткненнями змінюється.

 

Середню довжину вільного шляху молекул можна описати форму­

лою

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К=—ті

,

 

(VII.27)

де N — число молекул в 1 м 3 газу; г — газокінетичний

радіус.

 

Число зіткнень,

яких зазнає одна молекула за 1 с в 1 м 3 газу, до­

рівнює

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1

=

= 16 УИ • r2N

•

(VII.28)

Загальне

число зіткнень між молекулами за 1 с в 1 м 3 газу дорів­

нює

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zn

=

= 8 У я

• r2N2

•

(VII.29)

Загальне число молекул, що беруть участь у зіткненні за 1 с в 1 м3 , можна знайти за формулою

 

Z

I I I =

zlN

= 16 Vn • r W 2

Y^RT

•

 

(VII'3°)

Число зіткнень молекул одного газу з молекулами

іншого газу за

1 с в 1 м3 суміші

газів дорівнює

 

 

 

 

 

ZlV

=

N,N2

( Г і + r2f

 

 

f

( У І І , з і )

де Nt

— число молекул першого газу; N2 — число молекул другого га­

зу; гг,

гг — газокінетичні радіуси молекул

цих

ґазів; Мх і М2

— моле­

кулярні маси газів.

 

 

 

 

 

 

В акті хімічного перетворення беруть участь тільки активні моле­ кули, які в момент зіткнення мають належний надлишок енергії. Чис­

ло активних

молекул дорівнює

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—Е*

 

 

 

 

 

N* = NeRT

,

 

(VII,32)

де N — число

молекул;

Е* — енергія

активації.

 

 

Число активних співударянь між молекулами двох газів можна

визначити за

рівнянням

 

 

 

 

 

 

Za

= NlN2 { Г і

+ r2f Y

 

^ ^ к ^ ^

•

( V I I , 3 3 )

Імовірність співударянь однієї з одною двох

активних

молекул

протягом 1 с називається фактором співударянь і дорівнює

 

 

Zo =

+ r2? Y

* Я

* Т І ^ Щ )

•

(VII>34)

Загальне число актів хімічного перетворення в

1 м 3 за 1 с визна­

чає питому швидкість хімічної

реакції:

 

 

 

 

 

 

 

 

—Е*

 

 

 

v = К =

pZoA^ e R T ,

 

(VII.35)

де у — питома швидкість реакції;

К — константа

швидкості

реакції;

р — фактор імовірності.

 

 

 

 

 

 

Фактор імовірності визначає ефективність співударянь залежно від взаємної орієнтації і тривалості перебування молекул у зближенні.

Згідно з теорією активного комплексу перетворення вихідних ре­ човин у продукти реакції протікає через утворення активних комплек­

сів:

 

 

А + В <± [АВ]* <±

C+D

вихідні

активний

продукти

речовини

комплекс

реакції

Активні комплекси, що перебувають у рівновазі з вихідними речо­ винами, самодовільно розпадаються з утворенням продуктів реакції; при цьому повністю або частково виділяється енергія, поглинена на утворення активних комплексів.

Смотрите также файлы