Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Задачи по формальной кинетике


1. При изучении кинетики разложения аммиака на вольфрамовой нити, нагретой до 1100 °С, было обнаружено, что время полупревращения аммиака зависит от начального давления:

 

p0, мм рт.ст. 265 130 58

t1/2, мин 7,6 3,7 1,7

 

Определите по этим данным порядок и константу скорости реакции.

 

2. 0,01-нормальный раствор уксусноэтилового эфира (CH3-COO-C2H5) при 293 К смешивают с 0,02-нормальным раствором NaOH. За 10 мин реакция протекает на 10%. Приняв коэффициент q10 равным двум, найти время, за которое реакция пройдет на те же 10%, если температуру поднять до 308 K.

 

3. Для сложной реакции с обратимой второй стадией

 

A + B ® C + D (константа скорости k1)

B + C ↔ E+ G (константы скорости прямой и обратной реакции k2 и k3)

 

константа равновесия К = k2/k3 = 1, [A]0 = 0,1M, [B]0 = 0,6 М. Определите k1, если за 5 мин реакция прошла на 50%.

 

4. Реакция разложения газообразного вещества Si(CH3)4 при T1 = 717 °C имеет константу скорости k1 = 6,72 10-3 c-1, а при T2 = 659 °C k1 = 5,27 10-4 с-1. Найдите значения DH* и DS* для этой реакции.

 

5. Для реакции взаимодействия гидразина NH2NH2 с малахитовым зеленым, в результате которой образуется диаминотрифенилгектаногидразин, получена следующая зависимость константы скорости от температуры:

 

T, C 7,0 14,8 23,8 30,0 38,4
k, (М мин)-1

 

Найдите по этим данным стандартные изменения энтальпии DHa0 и энтропии DSa0 этой реакции.

 

6. Реакция со стехиометрическим уравнением

 

2A + B → C (константа скорости k)

 

имеет первый порядок по веществам A и B. При каком соотношении между начальными концентрациями веществ A и B зависимость концентрации вещества А от времени t будет иметь вид:

 

[A] = [A]0 / (1 + kt[A]0)

 

7. Постройте график зависимости [A]/[A]0 = f(t) и lg([A]/[A]0) = f(t) для реакций первого и второго порядков.

 

8. Постройте график зависимости α = f(lgτ), где α – относительная концентрация реагента, τ – безразмерное время, для реакций первого, второго и третьего порядков.

 

9. Распад вещества A по уравнению реакции

 

A → B+C

 

есть реакция второго порядка, протекающая при 791 K с константой скорости 0,19 л/(моль•с). Реакцию проводят при постоянном давлении 1,01•105 Па. Рассчитайте время t1, необходимое для того, чтобы n/n0 = 0,5, где n - число молей вещества А, а также время t2, по истечении которого C/C0 = 0,5, где C - концентрация вещества А.

 

10. Энергию активации обратимой реакции пиперонала и n-бутиламина, протекающей по уравнению

 

ArCHO + n-C4H9NH2 ↔ ArCH=NC4H9 + H2O

 

определяли измерением стационарной концентрации продуктов реакции, которая устанавливалась в системе при колеблющейся температуре от 25 до 50°С. При этом была обнаружена зависимость

 

103/K’ks = 0,478 + 0,078n,

 

где n – отношение времен, в течение которых система находилась при температурах 25 и 50°С. На основании этих данных вычислите энергию активации прямой и обратной реакции, если для 25°С K’ =3,1•103.

 

11. Реакция димеризации вещества А протекает при 155°С в сосуде объемом 178 см3, соединенном с манометром трубками объемом 55 см3, находящимися при начальной температуре 27°С. Рассчитайте, во сколько раз по сравнению с начальным уменьшится давление в системе, после того как реакция закончится.

 

12. Сложная реакция состоит из трех стадий:

 

A + B → C (константа скорости k1)

nC → D (константа скорости k2)

A + B → E (константа скорости k3)

 

Известно, что [B]0 = 5,33•104 Па. Через 10 мин после начала реакции давление вещества А падает на 20% относительно начальной величины. В конце реакции общее давление смеси равно 3,73•104 Па и 6[B] = 10[E] = 5[D]. В момент времени, когда концентрация вещества С максимальна, [С] = 10[D] = 30 [E] = [A]0/30. Вычислите константы скоростей элементарных стадий этой реакции.

 

13. В системе из двух последовательных реакций

 

A → B (константа скорости k1)

B → C (константа скорости k2)

 

максимальная концентрация вещества B равна 0,77[A]0 и достигается через 170 мин после начала реакции. Рассчитайте k1 и k2.

 

14. В двухстадийной реакции

 

A → B (константа скорости k1)

B → C (константа скорости k2)

 

максимальный выход вещества B при 250°С равен 0,57[A]0. При каких температурах надо проводить эту реакцию, чтобы получить выход вещества B выше 0,7[A]0? Предположить, что предэкспоненциальные множители k01 и k02 равны.

 

15. Последовательная реакция

 

A → B (константа скорости k1)

B → C (константа скорости k2)

 

проводится в проточной среде (реактор с перемешиванием). k1 = 1 мин-1, k2 = 4 мин-1, объем сосуда V = 50 см3. При какой скорости потока стационарная концентрация вещества B будет максимальна? Рассмотреть частный случай, когда в реактор подается только вещество A.

 

16. Рассчитайте константы скоростей k1, k2 и k3 для стадий сложной реакции

 

A → B (константа скорости k1)

B → C (константа скорости k2)

A → D (константа скорости k3)

 

если в конце реакции [D] = 3[C]. Время полураспада вещества А равно 100 с и совпадает со временем, когда [B] = 2[C].

 

17. Для сложной реакции

 

A → B (константа скорости k1)

A + B → C (константа скорости k2)

 

известно, что [A]0k2/k1 = 100. Определите долю прореагировавшего вещества A к моменту времени, когда [B] = 0,95[B]max.

 

18. В последовательно-параллельной реакции

 

A + B → C + D (константа скорости k1)

A + C → D + E (константа скорости k2)

 

исходные концентрации веществ эквиваленты. Вычислите соотношение между [A]/[A]0 и [B]/[B]0 для 1) k1 >> k2, 2) k1 << k2, 3) k1 = 2k2, а также соотношение между [E]/[B]0 и [B]/[B]0 при k1 = k2.

 

19. Реакция протекает по схеме

 

A → B (константа скорости k1)

B ↔ C (константы скорости k2 и k3)

 

Вещества A и B окрашены, C – бесцветный продукт. Коэффициенты поглощения веществ A и B одинаковы. Константы скоростей элементарных стадий, измеренные независимым путем, оказались равными k1 = 0,23 мин-1, k2 = 0,02 мин-1, k3 = 0,054 мин-1. Вычислите период индукции процесса обесцвечивания, если можно заметить изменение окраски 5% от максимальной.

 

20. Как будут изменяться со временем концентрации веществ A, B и С в реакции, протекающей по схеме

 

A → B (константа скорости k1)

B ↔ C (константы скорости k2 и k3)

A → С (константа скорости k4)

 

21. В системе протекают следующие процессы:

 

A + B → C + D (константа скорости k1)

B + C ↔ E + G (константа скорости k2 и k3)

 

Константа равновесия K = k2/k3 = 1, [A]0 = 0,1 М, [B]0 = 0,6 М. Определите константу скорости k1, если за первые 5 мин реакция прошла на 50% по веществу B.

 

22. Определите длину цепи неразветвленной цепной реакции, если в отсутствии ингибитора ее скорость равна 80 Па/мин, а прибавленный в количестве 480 Па ингибитор полностью расходуется в течение 1 ч.

 

23. Фотохимическое инициирование и обрыв цепной неразветвленной реакции протекает по схеме:

 

A ® A* (с поглощением кванта hn)

A* ® R1 + R2 (константа скорости k1)

A* + M ® A + M (константа скорости k2)

 

Последняя стадия соответствует дезактивации при соударениях с окружающими молекулами. Рассчитайте длину цепи, если k1/k2 = 9,6 Па, а квантовый выход реакции при 1,33•103 Па равен 3,5. считать, что [M] = 0,005[смеси].

 

24. Вычислите длину цепи реакции

 

H2 + Cl2 ® 2HCl,

 

протекающей по схеме

Cl2 + M ® 2Cl• + M (k0)

 
 

Cl• + H2 ® HCl + H• (k1)

H• + Cl2 ® HCl + Cl• (k2)

Cl• + Cl• + M ® Cl2 + M (k3),

 

если k1 = 10-10e-21400/RT см3/с, k3 = 10-32 см6/с, давление стехиометрической смеси хлора и водорода равно 2,67•104 Па, температура 220°С. Энергия разрыва связи Cl–Cl в молекуле хлора составляет 238,3 кДж/моль, [M] = 2[Cl2], k00 = 2,37•104 см3/с.

 

25. Вычислите длину цепи реакции

 

H2 + Cl2 ® 2HCl,

 

протекающей по схеме

 

Cl2 + M ® 2Cl• + M (k0)

Cl• + H2 ® HCl + H• (k1)

H• + Cl2 ® HCl + Cl• (k2)

 

в присутствии 0,001% NCl3. Гибель атомов хлора происходит по уравнению реакции

 

Cl• + NCl3 ® Cl2 + NCl2,

 

протекающей без энергии активации. Начальное давление стехиометрической смеси хлора и водорода равно 2,67•104 Па, температура 220°С.

 

26. Вычислите длину цепи реакции

 

H2 + Cl2 ® 2HCl,

 

протекающей в присутствии 0,1% кислорода по механизму

 

Cl2 + M ® 2Cl• + M (k0)

Cl• + H2 ® HCl + H• (k1)

H• + Cl2 ® HCl + Cl• (k2).

 

Гибель атомов водорода происходит согласно уравнению реакции

 

H + O2 + M ® HO2 + M (конст. скорости k3),

 

для которой k3 = 2•10-32 см6/с. Давление стехиометрической смеси водорода и хлора составляет 2,67•104 Па, температура 220 °С.

 

27. Инициированное азодиизобутиронитрилом хлорирование циклогексана протекает по следующей схеме (в скобках указаны константы скоростей):

 

I ® 2R· (k0)

R· + Cl2 ® RCl + Cl· (k1)

Cl· + RH ® HCl + R· (k2)

R· + R· ® R2 (k3)

 

Кинетика реакции подчиняется зависимости

Значения коэффициента A при различных концентрациях инициатора таковы:

 

[I]0, М 0,0029 0,0042 0,0050 0,0071
A•10-3 1,00 1,23 1,35 1,70

 

Рассчитайте константу k1, если k0 = 1,58•1015 e-128700/RT c-1, k3 = 2•1010 М-1с-1.

 

28. При окислении n-декана была получена следующая зависимость концентрации перекиси в момент достижения максимальной скорости ее образования от температуры:

 

Перекись, усл. eд. 2,1880 1,2590 0,5248 0,1259
Температура, °С

 

Окисление протекает по схеме

 

RH + O2 ® R· + HO2· (k0)

R· + O2 ® RO2· (k1)

RO2· + RH ® ROOH + R· (k2)

ROOH ® RO· + OH· (k3)

RO2· + RO2· ® продукты (k4)

ROOH ® продукты (k5)

 

Вычислите энергию активации E2, если E3 = 100,3 кДж/моль, E5 = 132,5 кДж/моль.

 

29. Окисление водорода протекает по схеме

 

H2 + O2 ® 2OH· (k0)

OH· + H2 ® H2O + H (k1)

H + O2 ® OH· + O· (k2)

O· + H2 ® OH· + H (k3)

H + стенка ® обрыв цепи (k4)

H + O2 + M ® HO2· + M (k5)

 

Давление кислорода на нижнем пределе воспламене-ния стехиометрической смеси с водородом равно 133,3 Па. Определите время, необходимое для того, чтобы прореагировал 1% исходного кислорода при: 1) pO2 = 133,3 Па; 2) pO2 = 126,6 Па; 3) pO2 = 140 Па. Скорость зарождения радикалов w0 = 1,9•10-6 Па/с, константа k4 = 10 с-1.

 

30. Рассчитайте, во сколько раз изменится давление на нижнем пределе воспламенения смеси водорода с кислородом, если смесь в три раза разбавить азотом. Гибель атомов водорода происходит в диффузионной области.

 

31. Давление кислорода на нижнем пределе воспламенения смеси водорода с кислородом равно 36,0 Па. В системе протекают реакции

 

H2 + O2 ® 2OH· (k0)

OH· + H2 ® H2O +H (k1)

H + O2 ® OH· + O· (k2)

O· + H2 ® OH· +H (k3)

H + стенка ® обрыв цепи (k4)

H + O2 + M ® HO2· + M (k5)

 

Считая константу скорости k5 малой, определите остаточное давление после взрыва стехиометрической смеси, взятой при давлении а) 76,0 Па; б) 45,3 Па. Константу k5 считать малой величиной.

 

32. Давление кислорода на нижнем пределе воспламенения стехиометрической смеси водорода с кислородом (p1) и смеси, содержавшей 2% метана (p2), определяли при различных температурах:

 

T, K
p1, усл. ед. 30,5
p2, усл. ед.

 

Определите энергию активации реакции H + CH4 ® H2 + CH3, если энергия активации реакции H + O2 ® OH· + O· равна 62,7 кДж/моль.

 

33. В ходе радикальной полимеризации метилметакрилата, являющейся неразветвленной цепной реакцией, обрыв растущих цепей происходит по механизму диспропорционирования. Определите длину кинетической цепи и среднюю степень полимеризации образующегося полимера, если концентрация инициатора реакции (перекиси бензоила) равна 1•10-3 М, эффективность инициирования f = 0,75, константа скорости распада инициатора при 60°С kp = 3,6•10-4 с-1, скорость полимеризации в этих условиях равна 2,5•10-4 М/с.

 

34. Изобразите на фазовой плоскости в безразмерных координатах (x, y) особые точки и нуль-изоклины для многостадийной химической реакции, предварительно выполнив обезразмеривание кинетической модели для веществ X и Y:

 

A + X ® 2X (константа скорости k1)

X + 2Y ® 3Y + B (константа скорости k2)

B + Y ® X + C (константа скорости k3)

2Y ® P (константа скорости k4)

 

 

35. Изобразите на фазовой плоскости в безразмерных координатах (x, y) особые точки и нуль-изоклины для многостадийной химической реакции, предварительно выполнив обезразмеривание кинетической модели для веществ X и Y:

 

 

A ® X (константа скорости k1)

B + 2X ® 2Y + C (константа скорости k2)

3Y ® Y + D (константа скорости k3)

Y + X ® E (константа скорости k4)

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Электронные адреса научных руководителей дипломных работ по кафедре экономики и управления | Электрооборудование и электроснабжение

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных