Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Глава 5. Химическая кинетика
297
20-3. Какой должна быть энергия активации, чтобы скорость реакции увеличивалась в 3 раза при возрастании температуры на 10 °С:
а) при 300 К;
б) при 1000 К?
20-4. Реакция первого порядка имеет энергию активации 25 ккалмоль-1 и предэкспоненциальный множитель 51013 с-1. При какой температуре время полураспада для данной реакции составит:
а) 1 мин;
б) 30 дней?
20-5. Энергия активации реакции, приводящей к скисанию молока, равна 75 кДжмоль-1. При температуре 21 °С молоко скисает за 8 ч. Как долго можно хранить молоко в холодильнике при температуре 5 °С? Время скисания можно принять обратно пропорциональным константе скорости.
20-6. В каком из двух случаев константа скорости реакции увеличивается в большее число раз: при нагревании от 0 °С до 10 °С или при нагревании от 10 °С до 20 °С? Ответ обоснуйте с помощью уравнения Ар-рениуса.
20-7. Используя дифференциальную форму уравнения Аррениуса, выведите связь между энергиями активации прямой и обратной реакций, в предположении, что прямая и обратная реакции - элементарные.
20-8. Энергия активации некоторой реакции в 1.5 раза больше, чем энергия активации другой реакции. При нагревании от T1 до T2 константа скорости второй реакции увеличилась в a раз. Во сколько раз увеличилась константа скорости первой реакции при нагревании
от T1 до T2?
20-9. Константа скорости сложной реакции выражается через константы скорости элементарных стадий следующим образом:
= Ml
k з
Выразите энергию активации и предэкспоненциальный множитель сложной реакции через соответствующие величины, относящиеся к элементарным стадиям.
20-10. В необратимой реакции первого порядка за 20 мин при 125 °С степень превращения исходного вещества составила 60%, а при 145 °C такая же степень превращения была достигнута за 5.5 мин. Найдите константы скорости и энергию активации данной реакции.
298
Глава 5. Химическая кинетика
20-11. Реакция первого порядка при температуре 25 °С завершается на 30% за 30 мин. При какой температуре реакция завершится на 60% за 40 мин, если энергия активации равна 30 кДж- моль-1?
20-12. Реакция первого порядка при температуре 25 °С завершается на 70% за 15 мин. При какой температуре реакция завершится на 50% за 15 мин, если энергия активации равна 50 кДж- моль-1?
20-13. Константа скорости реакции первого порядка равна 4.02 -10-4 с-1 при 393 К и 1.98 -10-3 с-1 при 413 К. Рассчитайте предэкспоненциальный множитель для этой реакции.
20-14. Для газофазной реакции Н1 + СН31 — СН4 + 12 энергия активации равна 140 кДж моль-1. Константа скорости при 227 °С равна 3.9 -10-3 л- моль-1 -с-1. Рассчитайте константу скорости при 310 °С. При какой температуре константа скорости будет равна 1.0 -10-3 л - моль-1 - с-1?
20-15. Для реакции
Н2 + 12 — 2Н1
константа скорости при температуре 683 К равна 0.0659 л - моль-1 - мин-1, а при температуре 716 К - 0.375 л - моль-1 - мин-1. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 700 К.
20-16. Для реакции
21\Г20 — 21\Г2 + 02
константа скорости при температуре 986 К равна 6.72 л- моль-1 - мин-1, а при температуре 1165 К - 977.0 л моль-1 мин-1. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 1053.0 К.
20-17. Трихлорацетат-ион в ионизирующих растворителях, содержащих Н+, разлагается по уравнению
Н+ + СС13С00- — СО2 + СНС13.
Стадией, определяющей скорость реакции, является мономолекулярный разрыв связи С-С в трихлорацетат-ионе. Реакция протекает по первому порядку, и константы скорости имеют следующие значения: к = 3.11-10-4 с1 при 90 °С, к = 7.62 -10-5 с1 при 80 °С. Рассчитайте:
а) энергию активации,
б) константу скорости при 60 °С.
20-18. Используя справочные данные, рассчитайте период полураспада бромэтана на этилен и бромоводород при:
а) 100 °С;
б) 400 °С.
Глава 5. Химическая кинетика
299
20-19. Используя справочные данные, рассчитайте период полураспада иодоводорода на иод и водород при начальной концентрации 0.05 моль л- и температуре:
а) 600 °С;
б) 900 °С.
20-20. Раскручивание двойной спирали ДНК - реакция первого порядка с энергией активации 420 кДжмоль-1. При 37 °С константа скорости равна 4.90-10-4 мин-1. Рассчитайте период полупревращения ДНК при
37 и 40 °С.
20-21. Для реакции
СН3СООС2Н5 + №ОН — СНзСОСЖа + С2Н5ОН
константа скорости при температуре 282.6 К равна 2.307 л-моль-1-мин-1, а при температуре 318.1 К - 21.65 л-моль-1-мин-1. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 343 К.
20-22. Для реакции
С12Н22О11 + Н2О - С6Н12О6 + С6Н12О6
константа скорости при температуре 298.2 К равна 0.765 л-моль-1-мин-1, а при температуре 328.2 К - 35.5 л-моль-1-мин-1. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 313.2 К.
20-23. Вещество разлагается двумя параллельными путями с константами скорости к1 и к2. Какова разность энергий активации этих двух реакций, если при 10 °С к1/к2 = 10, а при 40 °С к1/к2 = 0.1?
20-24. В двух реакциях одинакового порядка разница энергий активации составляет Е2 - Е1 = 40 кДж- моль-1. При температуре 293 К отношение констант скорости равно к1/к2 = 2. При какой температуре константы скорости сравняются?
