Визначення порядку реакції методом Вант-Гоффа (диференційний метод):
В
n i = (lg w 1 - Lg w 2 )/(lg c 0,1 / c < sub> 0,2 ), (3.17)
де w 1 , w 2 - середні швидкості реакції, відповідні початковим концентраціям з 0,1 і з 0,2 .
3.2 Завдання з рішеннями
1. Обчисліть константу швидкості бімолекулярний реакції утворення фосгену СО + С1 2 = СОС1 2 , якщо при 27 про С кількість реагуючих речовин змінюється наступним чином:
Час, хв
0
12
24
36
Концентрація СО, моль/л
0,01873
0,01794
0,011734
0,01674
Визначте концентрацію вихідних речовин через три години після початку реакції.
Рішення . Використовуємо рівняння для розрахунку констант швидкостей другого порядку, коли з 1 = З 2 : k = T -1. ( c 0 A -1 - . c 0 -1 ). Після підстановки в цю формулу даних з наведеної таблиці (будь-які три пари) отримаємо: k ср = 0,186 хв -1 . Розрахуємо концентрацію вихідних речовин через три години після початку реакції: 1,627 . х = 0,01174; х = 0,0072; а - х = 0,01873 - 0,00720 == 0,0115. p> Відповідь : k ср = 0,186 хв -1 ; [С1 2 ] = 0,0072 моль/л; [СО] == 0,0015 моль/л. p> 2 . Перетворення пероксиду бензоїлу в діетиловий ефір (реакція 1-го порядку) пройшло за 10 хвилин на 75,2%. Обчисліть константу швидкості реакції. p> Рішення Напишемо рівняння для розрахунку константи швидкості реакції першого порядку і підставимо в нього відповідні значення: k = (2,303/ t ) . lg [ a /( a - x)] = (2,303/10) х х lg (100/24, 8) = 0,2303/0,606 = 0,140 .
Відповідь: k = 0,140 хв -1 .
3. Для хімічної реакції А В® В константа швидкості k == 0,5, вихідна концентрація c 0, А = 1 моль/л. На підставі цих даних визначте ступінь перетворення речовини А за час t = 1 год, якщо реакція йде: а) по нульовому, б) першому; в) другому порядку. Як залежить ступінь перетворення від порядку реакції? p> Рішення. Для реакції, протікає по нульовому порядку, згідно з рівнянням (3.6): 0,5 = х / t ; тобто х = 0,5. Для реакції, протікає по першому порядку, згідно з рівнянням (3.9): 0,5 = 2,3/1 . lg [1/(1 - х )]; 0,5/ 2,3 =-lg (1 - а ); а = 0,39. Для реакції, що протікає по другому порядку, згідно з рівнянням (3.11): 0,5 = 1/1 . [1/( з 0. ( 1 - х )] - 1/ з 0 ), 0,5 = 1/(1 - а ); а = 0 , 33.
Відповідь: Чим вище порядок, тим менше ступінь перетворення, тим повільніше йде реакція.
4. Період напіврозпаду радіоактивного ізотопу 14 С становить 5730 років. При археологічних розкопках були знайдені залишки дерева, вміст ізотопу 14 С в якому становило 72% від нормального. Визначте вік дерева. p> Рішення. Радіоактивний розпад - реакція першого порядку. Константа швидкості: k = 0,693/t 1/2 . Вік дерева можна знайти з рішення кінетичного рівняння з урахуванням того, що c А = 0,72 . c 0, А . Тоді: t = 1/ k . ln [A] 0 /[A] = (t 1/2 /ln2); ln ([A] 0 /[A]) == (5730/ln (1 /0,72))/ln2 = 2720. p> Відповідь : t = 2720 років.
5. В деякій реакції цілого порядку n А В® В концентрація вихідної речовини, рівна 0,5 моль/л, була досягнута за 4 хв при початковій концентрації цього речовини 1 моль/л і за 5 хв при початковій концентрації 2 моль/л. Встановіть порядок реакції.
Рішення. З першого досвіду слід, що період напіврозпаду речовини при початковій концентрації 1 моль/л дорівнює 4 хв. У другому досвіді при початковій концентрації 2 моль/л період напіврозпаду дорівнює 1 хв (перехід від 2 до 0,5 моль/л пройшов за 5 хв, з них від 1 до 0,5 моль/л - 4 хв, отже, перехід від 2 до 1 моль/л зажадав 1 хв). Таким чином, при збільшенні початкової концентрації в два рази період напіврозпаду зменшився в 4 = 2 n -1 рази, отже, порядок реакції n = 3.
Відповідь: Реакція 3-го п...
