Зависимость скорости химической реакции от температуры

Сложные реакции. Кинетика последовательных реакций.

Формальная кинетика

Задание 20.

На основании зависимости общего давления в реакционной смеси от времени протекания реакции А, протекающей в газовой фазе при постоянном объеме 1 м³ и температуре Т:

1. Определите парциальное давление исходного вещества в Па в моменты времени t.

2. Постройте график зависимости парциального давления исходного вещества от времени.

3. Постройте графики зависимости ln P = f (t), 1/P = f (t), где Р – парциальное давление исходного вещества. Сделайте вывод о порядке реакции.

4. Определите константу скорости реакции А. Концентрацию взять: а) в единицах давления Р (Па); б) в моль/л.

5. Определите порядок реакции дифференциальным методом Вант-Гоффа, построив соответствующий график. Скорость реакции считать по тангенсу угла наклона касательной к зависимости P = f (t) (см. п. 2)

6. Рассчитайте:

а) количество молей вещества, которое прореагировало к моменту времени t₁;

б) общее давление в системе в момент времени t₁;

в) время, за которое прореагирует 10% исходного вещества;

г) период полупревращения для реакции А.

Вариант 1. Реакция А: 2NO₂ = 2NO + O₂, T = 631 K, t₁ = 200 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	5,246	5,690	6,005	6,130	6,240	6,424	6,570

Вариант 2. Реакция А: 2F₂O = 2F₂ + O₂, T = 543 K, t₁ = 3000 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	4,515	4,661	4,787	5,092	5,432	5,659	5,820

Вариант 3. Реакция А: 2N₂O = 2N₂ + O₂, T = 938 K, t₁ = 200 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	7,799	7,981	8,165	8,517	9,042	9,233

Вариант 4. Реакция А: C₂H₄Br = C₂H₄ + HBr, T = 693 K, t₁ = 200 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	5,762	6,179	6,566	7,258	8,366	8,806

Вариант 5. Реакция А: 2NO₂ = 2NO + O₂, T = 656 K, t₁ = 200 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	5,454	5,966	6,316	6,916	7,038	7,224

Вариант 6. Реакция А: 2F₂O = 2F₂ + O₂, T = 523 K, t₁ = 10000 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	4,348	4,377	4,422	4,671	4,799	4,910

Вариант 7. Реакция А: 2O₃ = 3O₂ , T = 353 K, t₁ = 80 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	17,609	20,628	22,041	23,109	23,917	24,242	24,772

Вариант 8. Реакция А: С₂Н₂ + Н₂ = С₂Н₄, T = 748 K, t₁ = 200 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	52,240	38,514	34,330	33,109	32,236	31,032	30,242

Вариант 9. Реакция А: С₂Н₂ + Н₂ = С₂Н₄, T = 778 K, t₁ = 170 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	52,444	33,138	30,207	29,518	29,018	28,382	27,977

Вариант 10. Реакция А: НСНО = СO + Н₂, T = 880 K, t₁ = 10000 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	49,438	69,135	78,779	88,246	92,921	94,735	95,708

Вариант 11. Реакция А: СН₃ОСН₃ = СН₄ + СO + Н₂, T = 825 K, t₁ = 200 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	53,503	77,825	96,634	104,357	111,162	122,384	131,053

Вариант 12. Реакция А: 2O₃ = 3O₂, T = 343 K, t₁ = 170 c

t1,c
Р∙10^−3, Па	13,124	14,824	16,085	16,887	17,018	17,709	18,222

Задание 21.

В реакционном сосуде при некоторой температуре протекает реакция первого порядка: А → В → С. Исходная концентрация вещества А – 1 моль/л. Константы скорости первой и второй стадий равны соответственно k₁ и k₂.

1. Рассчитайте концентрации веществ А, В и С в периоды времени от 1 до 10 ч через каждый час.

2. Рассчитайте время достижения максимальной концентрации вещества В (t_max). Как изменится t_max, если k₂ увеличится, а k останется без изменения?

3. Рассчитайте максимальную концентрацию вещества В в моль/л.

4. На основании данных, полученных в п.п. 1, 2 и 3, постройте график зависимости концентрации веществ А, В и С от времени. Графически определите концентрации веществ А, В и С при времени 4,5 ч.

5. Определите время, за которое прореагирует половина вещества А.

k1, ч^-1	0,3	0,2	0,4	0,3	0,4	0,5	0,4	0,5	0,5	0,6	0,6	0,6
k2, ч^-1	0,1	0,1	0,1	0,2	0,2	0,3	0,3	0,2	0,1	0,1	0,2	0,3

Задание 22.

1. Для реакции А (см. задание 20) на основании значений констант скорости при температурах Т₁, Т₂ и Т₃ постройте график зависимости ln k = f (1/T).

2. Графически определите энергию активации реакции А.

3. Аналитически определите энергию активации реакции А.

4. Определите предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса. Запишите уравнение Аррениуса для реакции А.

5. Определите константу скорости реакции А при температуре Т.

6. Определите температурный коэффициент скорости реакции А в интервале температур от Т₁ до Т₂.

7. На основании температурного коэффициента скорости реакции определите, во сколько раз изменится скорость, если температура повысится на 25 °С.

	Т1, К	k1	Т2, К	k2	Т3, К	k3	Т, К
		7,70		0,84		3,40
		1,45∙10^−2		0,32		0,69
		1,70∙10^−5		4,64∙10^−6		9,80∙10^−9
		6,59∙10^−3		1,40∙10^−3		7,28∙10^−2
		3,40		12,80		8,44∙10^−1
		5,72∙10^−2		0,69		0,32
		5,00∙10^−3		9,30∙10^−2		6,46∙10^−2
		7,11∙10^−2		1,14∙10^−2		4,70∙10^−3
		4,70∙10^−3		7,11∙10^−2		7,10∙10^−4
		3,60∙10^−6		2,70∙10^−5		1,23∙10^−8
		5,41∙10^−6		1,27∙10^−4		2,49∙10^−5
		6,84∙10^−3		6,46∙10^−2		9,30∙10^−2

Дата добавления: 2015-06-27