Используя экспериментальные данные по изменению концентрации исходного вещества во времени для реакцииВ, заданной в таблице 6. 1, выполните следующие действия:
1. Постройте графики зависимости концентрациис исходного вещества от времениt в координатах lnс = f(t) и 1/с = f(t). По виду графика определите порядок реакции.
2. Рассчитайте константу скорости реакцииВ.
3. Вычислите концентрацию исходного вещества и продуктов реакцииВ черезt1 с от начала реакции.
4. Рассчитайте время, за которое прореагирует 10% исходного вещества.
5. Определите период полупревращения реакции.
Таблица 6. 1 – Варианты заданий
Время
Концентрация исходного вещества c∙ 103, моль/л
Подварианты:
t, c
Вариант 1 Реакция: 2NO2 = 2NO + O2; t1 = 200 c
Т = 631 К
Т = 625 К
Т = 607 К
Т = 618 К
Т = 598 К
Т = 650 К
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
0, 8307
0, 8622
0, 9224
0, 8887
0, 9429
0, 7328
0, 7106
0, 7579
0, 8558
0, 7999
0, 8922
0, 5784
0, 6630
0, 7147
0, 8257
0, 7618
0, 8685
0, 5233
0, 6210
0, 6763
0, 7980
0, 7271
0, 8464
0, 4778
0, 4952
0, 5562
0, 7032
0, 6150
0, 7675
0, 3542
t∙ 10-3, c
Вариант 2 Реакция: 2F2O = 2F2 + O2; t1 = 3∙ 103 c
Т = 543 К
Т = 527 К
Т = 580 К
Т = 562 К
Т = 545 К
Т = 573 К
1, 0001
1, 0001
1, 0000
1, 0001
1, 0000
1, 0000
1, 2
0, 9354
0, 9778
0, 5902
0, 8084
0, 9263
0, 6822
2, 4
0, 8796
0, 9558
0, 4189
0, 6782
0, 8623
0, 5176
0, 7445
0, 8965
0, 2236
0, 4574
0, 7153
0, 3006
0, 5939
0, 8121
0, 1257
0, 2964
0, 5568
0, 1767
0, 4220
0, 6838
0, 0672
0, 1740
0, 3851
0, 0970
t, c
Вариант 3 Реакция: 2N2O = 2N2 + O2; t1 = 200 c
Т = 938 К
Т = 880 К
Т = 870 К
Т = 897 К
Т = 904 К
Т = 920 К
154, 00
154, 00
154, 00
154, 00
154, 00
154, 00
145, 59
152, 97
153, 29
152, 13
151, 64
149, 98
137, 38
151, 96
152, 57
150, 28
149, 30
146, 09
122, 28
149, 91
151, 14
146, 63
144, 72
138, 53
96, 99
145, 89
148, 26
139, 63
135, 99
124, 65
86, 40
143, 95
146, 91
136, 22
131, 81
118, 21
t, c
Вариант 4 Реакция: С2H5Br = C2H4 + HBr; t1 = 200 c
Т = 693 К
Т = 677 К
Т = 702 К
Т = 682 К
Т = 708 К
Т = 690 К
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
0, 9277
0, 9713
0, 8814
0, 9612
0, 8380
0, 9385
0, 8605
0, 9434
0, 7767
0, 9240
0, 7021
0, 8808
0, 7404
0, 8897
0, 6033
0, 8538
0, 4928
0, 7759
0, 5481
0, 7917
0, 3637
0, 7289
0, 2429
0, 6021
0, 4717
0, 7465
0, 2825
0, 6735
0, 1706
0, 5303
t, c
Вариант 5 Реакция: 2NO2 = 2NO + O2; t1 = 200 c
Т = 656 К
Т = 627 К
Т = 649 К
Т = 634 К
Т = 666 К
Т = 645 К
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
0, 8123
0, 9183
0, 8447
0, 8987
0, 7623
0, 8610
0, 6839
0, 8489
0, 7313
0, 8160
0, 6160
0, 7558
0, 5196
0, 7372
0, 5764
0, 6889
0, 4452
0, 6074
0, 4639
0, 6919
0, 5211
0, 6391
0, 3910
0, 5529
0, 3509
0, 5837
0, 4048
0, 5257
0, 2862
0, 4362
Продолжение таблицы 6. 1
Время
Концентрация исходного вещества c∙ 103, моль/л
Подварианты:
t∙ 10-3, c
Вариант 6 Реакция: 2F2O = 2F2 + O2; t1 = 104 c
Т = 523 К
Т = 578 К
Т = 534 К
Т = 515 К
Т = 548 К
Т = 550 К
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 0000
1, 2
0, 9829
0, 6185
0, 9645
0, 9907
0, 9126
0, 9017
2, 4
0, 9664
0, 4474
0, 9307
0, 9814
0, 8393
0, 8212
0, 9199
0, 2447
0, 8433
0, 9543
0, 6765
0, 6475
0, 8514
0, 1394
0, 7289
0, 9132
0, 5110
0, 4787
0, 7415
0, 0749
0, 5730
0, 8399
0, 3433
0, 3147
t, c
Вариант 7 Реакция: 2О3 = 3О2; t1 = 80 c
Т = 353 К
Т = 347 К
Т = 359 К
Т = 366 К
Т = 360 К
Т = 370 К
6, 0000
6, 0000
6, 0000
6, 0000
6, 0000
6, 0000
3, 9426
4, 7768
2, 8120
1, 3763
2, 6044
0, 7152
2, 9797
4, 1030
1, 6970
0, 5153
1, 4931
0, 1729
2, 2519
3, 5248
1, 0235
0, 1932
0, 8557
0, 04226
1, 4798
2, 8059
0, 4794
0, 04404
0, 3712
0, 005201
1, 1186
2, 4101
0, 2898
0, 01643
0, 2128
0, 001300
t∙ 10-3, c
Вариант 8 Реакция: C2H2 + H2 = С2H4; t1 = 200∙ 103 c
Т = 748 К
Т = 769 К
Т = 820 К
Т = 812 К
Т = 756 К
Т = 793 К
4, 2000
4, 2000
4, 2000
4, 2000
4, 2000
4, 2000
2, 0085
1, 2103
0, 2595
0, 3335
1, 6831
0, 6020
1, 3198
0, 7070
0, 1339
0, 1737
1, 0524
0, 3243
1, 1267
0, 5853
0, 1078
0, 1401
0, 8863
0, 2635
0, 7829
0, 3860
0, 06806
0, 08865
0, 6016
0, 1687
0, 6505
0, 3145
0, 05457
0, 07117
0, 4954
0, 1359
t∙ 10-3, c
Вариант 9 Реакция: C2H2 + H2 = С2H4; t1 = 170∙ 103 c
Т = 773 К
Т = 754 К
Т = 819 К
Т = 807 К
Т = 764 К
Т = 795 К
4, 0800
4, 0800
4, 0800
4, 0800
4, 0800
4, 0800
1, 0761
1, 7393
0, 2674
0, 3888
1, 3662
0, 5635
0, 6201
1, 1052
0, 1381
0, 2041
0, 8204
0, 3025
0, 5129
0, 9348
0, 1112
0, 1649
0, 6839
0, 2458
0, 3361
0, 6390
0, 07027
0, 1047
0, 4561
0, 1571
0, 2731
0, 5279
0, 05647
0, 08414
0, 3733
0, 1267
t∙ 10-6, c
Вариант 10 Реакция: HCHO = H2 + CO; t1 = 107 c
Т = 880 К
Т = 872 К
Т = 833 К
Т = 790 К
Т = 855 К
Т = 800 К
6, 7600
6, 7600
6, 7600
6, 7600
6, 7600
6, 7600
1, 2
3, 9889
4, 3632
5, 8075
6, 5147
5, 0875
6, 4151
2, 4
2, 8293
3, 2209
5, 0904
6, 2865
4, 0782
6, 1033
1, 5113
1, 8042
3, 7142
5, 6883
2, 5565
5, 3269
0, 5920
0, 7315
1, 9536
4, 3188
1, 1396
3, 7407
0, 4539
0, 5639
1, 5794
3, 8547
0, 8923
3, 2558
Продолжение таблицы 6. 1
Время
Концентрация исходного вещества c∙ 103, моль/л
Подварианты:
t, c
Вариант 11 Реакция: CH3OCH3 = CH4 + H2 + CO; t1 = 200 c
Т = 825 К
Т = 793 К
Т = 782 К
Т = 788 К
Т = 815 К
Т = 803 К
7, 800
7, 800
7, 800
7, 800
7, 800
7, 800
6, 027
7, 342
7, 525
7, 436
6, 615
7, 086
4, 656
6, 910
7, 259
7, 088
5, 610
6, 436
4, 093
6, 704
7, 130
6, 921
5, 167
6, 134
2, 779
6, 122
6, 755
6, 441
4, 035
5, 311
2, 147
5, 762
6, 517
6, 140
3, 422
4, 824
t, c
Вариант 12 Реакция: 2О3 = 3О2; t1 = 100 c
Т = 343 К
Т = 365 К
Т = 358 К
Т = 349 К
Т = 352 К
Т = 340 К
4, 6000
4, 6000
4, 6000
4, 6000
4, 6000
4, 6000
3, 9608
1, 2081
2, 3162
3, 4781
3, 1720
4, 1270
3, 5849
0, 4996
1, 4662
2, 8867
2, 4456
3, 8277
3, 2440
0, 2030
0, 9280
2, 3959
1, 8995
3, 5709
2, 5280
0, 02175
0, 2957
1, 5033
1, 0029
2, 9872
2, 1766
0, 005932
0, 1492
1, 1366
0, 6865
2, 6815
t, c
Вариант 13 Реакция: CH3COCH3 = C2H4 + H2 + CO; t1 = 450 c
Т = 825 К
Т = 833 К
Т = 775 К
Т = 762 К
Т = 780 К
Т = 794 К
8, 162
8, 162
8, 162
8, 162
8, 162
8, 162
5, 024
3, 803
7, 809
7, 984
7, 706
7, 258
2, 973
1, 882
7, 494
7, 825
7, 312
6, 496
2, 002
1, 108
7, 277
7, 701
7, 018
5, 996
0, 8162
0, 283
6, 710
7, 408
6, 335
4, 878
0, 6025
0, 187
6, 544
7, 321
6, 133
4, 567
t, c
Вариант 14 Реакция: 2N2O = 2N2 + O2; t1 = 500 c
Т = 890 К
Т = 837 К
Т = 815 К
Т = 903 К
Т = 855 К
Т = 869 К
68, 38
68, 38
68, 38
68, 38
68, 38
68, 38
65, 82
68, 03
62, 84
64, 54
67, 60
67, 10
63, 36
67, 69
57, 97
60, 84
66, 84
65, 88
60, 98
67, 31
52, 74
57, 46
66, 08
64, 64
50, 38
65, 56
34, 65
42, 89
62, 33
58, 82
43, 25
64, 12
24, 43
34, 12
59, 55
54, 59
t, c
Вариант 15 Реакция: N2O5 = N2O4 + 0, 5O2; t1 = 1000 c
Т = 318 К
Т = 313 К
Т = 321 К
Т = 329 К
Т = 326 К
Т = 317 К
28, 000
28, 000
28, 000
28, 000
28, 000
28, 000
25, 551
26, 442
24, 824
21, 927
23, 186
25, 763
22, 964
24, 736
21, 564
16, 516
18, 611
23, 373
18, 266
21, 439
15, 951
8, 904
11, 756
18, 956
11, 912
16, 428
9, 072
2, 857
4, 768
12, 840
9, 332
14, 084
6, 591
1, 483
2, 908
10, 283
Продолжение таблицы 6. 1
Время
Концентрация исходного вещества c∙ 103, моль/л
Подварианты:
t, c
Вариант 16 Реакция: С2H5Br = C2H4 + HBr; t1 = 1000 c
Т = 680 К
Т = 657 К
Т = 665 К
Т = 672 К
Т = 650 К
Т = 689 К
8, 4900
8, 4900
8, 4900
8, 4900
8, 4900
8, 4900
7, 2132
8, 1640
7, 9554
7, 6807
8, 2819
6, 4385
6, 1289
7, 8527
7, 4526
6, 9522
8, 0820
4, 8691
2, 3065
6, 1996
5, 0561
3, 8038
6, 9421
0, 9483
1, 2010
5, 3007
3, 8913
2, 5455
6, 2908
0, 3024
0, 4528
4, 2004
2, 6306
1, 3982
5, 4248
0, 05970
t, c
Вариант 17 Реакция: С2H4 = C2H2 + H2; t1 = 500 c
Т=1120 К
Т=1080 К
Т=1115 К
Т=1136 К
Т=1096 К
Т=1153 К
8, 590
8, 590
8, 590
8, 590
8, 590
8, 590
7, 075
7, 962
7, 220
6, 537
7, 680
5, 873
6, 014
7, 421
6, 234
5, 291
6, 941
4, 457
4, 626
6, 527
4, 880
3, 817
5, 826
3, 003
4, 148
6, 158
4, 413
3, 343
5, 390
2, 592
3, 759
5, 829
4, 026
2, 979
5, 017
2, 277
t, c
Вариант 18 Реакция: CH3OCH3 = CH4 + H2 + CO; t1 = 1500 c
Т = 777 К
Т = 764 К
Т = 769 К
Т = 784 К
Т = 789 К
Т = 795 К
6, 4400
6, 4400
6, 4400
6, 4400
6, 4400
6, 4400
5, 4509
5, 9219
5, 7742
5, 0631
4, 7154
4, 2022
4, 6256
5, 4458
5, 1785
3, 9816
3, 4729
2, 7680
3, 8620
4, 9812
4, 5828
3, 0572
2, 4651
1, 7934
2, 1390
3, 7372
3, 1485
1, 3406
0, 8388
0, 4200
1, 6231
3, 2664
2, 6277
0, 9059
0, 5159
0, 2151
t∙ 10-3, c
Вариант 19 Реакция: N2O5 = N2O4 + 0, 5O2; t1 =1, 70∙ 103 c
Т = 318 К
Т = 307 К
Т = 331 К
Т = 313 К
Т = 327 К
Т = 320 К
15, 000
15, 000
15, 000
15, 000
15, 000
15, 000
0, 5
11, 034
13, 479
5, 702
12, 381
7, 488
10, 381
8, 119
12, 099
2, 114
10, 208
3, 794
7, 166
1, 5
5, 965
10, 853
0, 7991
8, 412
1, 931
4, 956
2, 4
3, 440
9, 020
0, 1414
5, 996
0, 5363
2, 538
2, 9
2, 520
8, 054
0, 0512
4, 923
0, 2744
1, 763
t∙ 10-6, c
Вариант 20 Реакция: HCHO = H2 + CO; t1 = 4, 5∙ 106 c
Т = 842 К
Т = 790 К
Т = 815 К
Т = 832 К
Т = 850 К
Т = 862 К
1, 904
1, 904
1, 904
1, 904
1, 904
1, 904
1, 811
1, 887
1, 865
1, 836
1, 786
1, 738
1, 726
1, 871
1, 827
1, 772
1, 681
1, 598
1, 650
1, 855
1, 790
1, 713
1, 590
1, 481
1, 515
1, 824
1, 722
1, 603
1, 432
1, 289
1, 455
1, 808
1, 689
1, 555
1, 362
1, 209
Продолжение таблицы 6. 1
Время
Концентрация исходного вещества c∙ 103, моль/л
Подварианты:
t, c
Вариант 21 Реакция: CH3COCH3 = C2H4 + H2 + CO; t1 = 800 c
Т = 298 К
Т = 294 К
Т = 305 К
Т = 301 К
Т = 312 К
Т = 319 К
16, 788
16, 788
16, 788
16, 788
16, 788
16, 788
15, 558
16, 089
13, 708
14, 943
10, 016
4, 737
14, 241
15, 318
10, 853
13, 050
5, 465
1, 074
13, 026
14, 556
8, 482
11, 384
2, 988
0, 2489
11, 176
13, 375
5, 675
9, 031
1, 072
0, 01961
10, 144
12, 669
4, 435
7, 750
0, 5418
0, 003771
t, c
Вариант 22 Реакция: С2H4 = C2H2 + H2; t1 = 1000 c
Т = 1075 К
Т = 1140 К
Т = 1125 К
Т = 1088 К
Т = 1066 К
Т = 1095 К
7, 457
7, 457
7, 457
7, 457
7, 457
7, 457
6, 839
5, 152
5, 640
6, 622
6, 962
6, 480
6, 316
3, 936
4, 573
5, 951
6, 529
5, 728
5, 477
2, 691
3, 303
4, 956
5, 800
4, 653
5, 136
2, 323
2, 906
4, 571
5, 496
4, 250
4, 835
2, 046
2, 590
4, 243
5, 226
3, 915
t∙ 10-3, c
Вариант 23 Реакция: (CH3)2N2 = C2 H6 + N2; t1 = 2500 c
Т = 560 К
Т = 565 К
Т = 554 К
Т = 572 К
Т = 569 К
Т = 553 К
2, 1911
2, 1911
2, 1911
2, 1911
2, 1911
2, 1911
0, 5
1, 8508
1, 7067
1, 9757
1, 4211
1, 5545
1, 9925
1, 5641
1, 3239
1, 7807
0, 9208
1, 1022
1, 8072
1, 5
1, 3186
1, 0312
1, 6049
0, 5976
0, 7813
1, 6463
0, 7932
0, 4849
1, 1741
0, 1630
0, 2795
1, 2326
0, 5668
0, 2942
0, 9555
0, 0686
0, 1408
1, 0207
t∙ 10-6, c
Вариант 24 Реакция: HCHO = H2 + CO; t1 =5∙ 106 c
Т = 783 К
Т = 757 К
Т = 764 К
Т = 746 К
Т = 789 К
Т = 805 К
5, 119
5, 119
5, 119
5, 119
5, 119
5, 119
4, 937
5, 050
5, 029
5, 074
4, 894
4, 736
4, 768
4, 981
4, 941
5, 030
4, 689
4, 410
4, 461
4, 853
4, 773
4, 944
4, 325
3, 863
4, 323
4, 790
4, 694
4, 902
4, 164
3, 642
4, 192
4, 730
4, 619
4, 861
4, 013
3, 445
t∙ 10-3, c
Вариант 25 Реакция: N2O5 = N2O4 + 0, 5O2; t1 = 500 c
Т = 328 К
Т = 330 К
Т = 325 К
Т = 333 К
Т = 323 К
Т = 335 К
32, 344
32, 344
32, 344
32, 344
32, 344
32, 344
0, 24
23, 029
21, 072
24, 523
18, 593
25, 660
16, 842
0, 42
17, 602
15, 277
19, 919
12, 308
21, 564
10, 344
0, 96
7, 701
5, 815
10, 682
3, 162
12, 813
2, 351
1, 56
3, 080
2, 010
5, 345
0, 8867
7, 168
0, 4556
2, 28
1, 027
0, 5445
2, 332
0, 1716
3, 585
0, 06068
Продолжение таблицы 6. 1
Время
Концентрация исходного вещества c∙ 103, моль/л
Подварианты:
t, c
Вариант 26 Реакция: (CH3)2N2 = C2 H6 + N2; t1 = 250 c
Т = 565 К
Т = 603 К
Т = 551 К
Т = 576 К
Т = 585 К
Т = 595 К
3, 000
3, 000
3, 000
3, 000
3, 000
3, 000
2, 882
1, 543
2, 962
2, 731
2, 495
2, 053
2, 769
0, 793
2, 924
2, 486
2, 073
1, 402
2, 581
0, 248
2, 857
2, 106
1, 505
0, 7217
2, 454
0, 108
2, 812
1, 879
1, 194
0, 4514
2, 334
0, 0471
2, 767
1, 667
0, 9446
0, 2800
6. 2 Многовариантное задание № 15 «Влияние температуры на скорость химической реакции»
Используя значения констант скорости реакцииk1 иk2 при двух значениях температурыТ1 и Т2 (таблица 6. 2), определите энергию активации химической реакцииВ, предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса и константу скорости химической реакцииВ при температуреТ3.
Вычислите температурный коэффициент Вант-Гоффа g для скорости реакцииВ в интервале температурТ1 иТ2 и рассчитайте, во сколько раз изменится скорость реакции, если температуруТ1 увеличить на величину DТ (таблица 6. 2).
6. 3 Контрольные вопросы
1. Что понимают под средней удельной скоростью химической реакции по какому-то компоненту?
2. В каком случае можно определять скорость через изменение концентрации компонента?
3. Как можно определить скорость реакции по какому-то компоненту в данный момент времени?
4. От каких факторов зависит скорость химической реакции?
5. Какие параметры входят в основное кинетическое уравнение? Физический смысл константы скорости химической реакции.
6. Что понимают под порядком химической реакции?
7. Что характеризует молекулярность химической реакции?
8. В чем причины несовпадения порядка реакции и молекулярности?
9. Что такое период полупревращения?
10. По каким признакам можно отличить реакции 1-го порядка и реакции 2-го порядка?
11. Как скорость большинства химических реакций зависит от температуры? Температурный коэффициент Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса.
12. Что понимают под энергией активации химической реакции? Как вычислить эту величину из экспериментальных данных?
Таблица 6. 2 – Варианты заданий
ТемператураT3, К, к подвариантам
Вариант
Т1, К
k1
T2, К
k2
7, 700 л/(моль× с)
0, 844 л/(моль× с)
1, 45× 10–2 л/(моль× с)
0, 324 л/(моль× с)
1, 702× 10–5 с–1
4, 635× 10–6 с–1
6, 591× 10–3 с–1
1, 398× 10–3 с–1
3, 400 л/(моль× с)
12, 800 л/(моль× с)
5, 720× 10–2 л/(моль× с)
0, 6908 л/(моль× с)
5, 0× 10–3 с–1
9, 3× 10–2 с–1
7, 114× 10–2 л/(моль× с)
1, 14× 10–2 л/(моль× с)
4, 33× 10–3 л/(моль× с)
7, 114× 10–2 л/(моль× с)
3, 6× 10–6 л/(моль× с)
2, 7× 10–5 л/(моль× с)
5, 414× 10–6 с–1
1. 27× 10–4 с–1
6, 839× 10–3 с–1
6. 457× 10–2 с–1
9, 20× 10–3 с–1
5. 05× 10–4 с–1
9, 20× 10–5 с–1
1. 98× 10–3 с–1
1, 15× 10–3 с–1
2. 86× 10–4 с–1
2, 60× 10–3 с–1
2. 27× 10–5 с–1
2, 71× 10–2 л/(моль× с)
3. 16× 10–1 л/(моль× с)
1, 39× 10–3 с–1
1. 73× 10–4 с–1
1, 79× 10–3 с–1
4. 12× 10–3 с–1
3, 60× 10–6 л/(моль× с)
8. 56× 10–5 л/(моль× с)
1, 30× 10–4 с–1
2. 66× 10–2 с–1
2, 07× 10–2 л/(моль× с)
7. 64× 10–2 л/(моль× с)
1, 49× 10–4 с–1
6. 75× 10–3 с–1
2, 91× 10–7 л/(моль× с)
1. 32× 10–5 л/(моль× с)
7, 35× 10–4 с–1
9. 06× 10–3 с–1
6, 75× 10–2 с–1
1. 49× 10–4 с–1
Δ T, К, к подвариантам:
ЛИТЕРАТУРА
основная
1 Афанасьев, Б. Н. Физическая химия: учеб. пособие для вузов / Б. Н. Афанасьев, Ю. П. Акулова. – СПб.: Лань, 2012. – 464 с.
2 Краткий справочник физико-химических величин / Н. М. Барон и [и др. ]; под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. – 11-е изд. испр. и доп. – М.: ООО «ТИД «Аз-book», 2009. – 240 с.
3 Стромберг, А. Г. Физическая химия: учебник для вузов / А. Г. Стромберг, Д. П. Семченко – 5-е изд. испр. – М.: Высш. школа, 2009. – 527с.