Сборник задач по химической кинетике рекомендовано в качестве учебного пособия Издательство Томского политехнического университета
 Скачать 1.59 Mb.
|
|
ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 5 1. 291,3 К. 2. A = 2,19 · 10 13 мин m = –1,65; Е = 74,6 кДж/моль. 4. A = 7,2 · 10 10 моль/(дм 3 с Е = 195 кДж/моль. 5. Е оп = 21,8 кДж/моль. Е оп = ЕЕ кДж/моль; A = 5 · 10 10 ч 7. = 1,6; Е = 154 кДж/моль; k = 2,2 · 10 3 дм 3 /(моль ч. Е = 176 кДж/моль. 9. Е = 11,2 кДж/моль. 10. Е = 77,6 кДж/моль; A = 9,3 · 10 6 мин 11. 38,9 С. 12. A = 6,61 · 10 11 дм 3 /(моль с k 2 = 8,83 · 10 –4 дм 3 /(моль с. 13. k 1 = 3,0 · 10 –40 см 6 с –1 ; k 2 = 5,1 · 10 –40 см 6 с –1 , = 1,027. 14. Е = 265,5 кДж/моль, k 2 = 52,8 дм 3 /(моль мин, t 1/2 = 17 мин. 15. Ас Е = 93,5 кДж/моль. 18. Е = 146 кДж/моль; Е = 691 кДж/моль. 20. A = 6,60 · 10 9 дм 3 /(моль с Е = 141,4 кДж/моль; k 2 = 2,71 · 10 2 дм 3 /(моль с. 21. Е = 17 кДж/моль; Е = 38 кДж/моль; ∆ r U° = –21 кДж/моль. 22. Ас Е = 98,3 кДж/моль. 24. ЕЕ кДж/моль. 26. Е = 36890; А = 9,43 · 10 6 см 3 /(моль с. ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 6 Расчет констант скоростей по теории активных столкновений 1. 6 3,93 10 k см 3 /(моль с 13 3,2 10 P 2. акт 8 1,918 10 k см 3 /(моль с 1,32 P 3. 108780 E Дж/моль; 2 6,47 10 P 4. акт 0,334 k см 3 /(моль с 30,7 P 5. акт 10 z z ; 6 7,16 10 k см 3 /(моль с 10 1,63 10 P 6. акт 10 z z ; 0,916 k см 3 /(моль с 0,151 P 7. акт 10 z z ; k = 6,08 · 10 –9 с 7 2,47 10 P 8. акт 10 z z ; 8 3,9 10 k см 3 /(моль с 7 6,56 10 P 9. 262464 E кДж/моль; 6 1,136 10 k дм 3 /(моль с Р = 0,61. 10. 91958 E Дж/моль; 8 3,85 10 d см. 11. акт 10 z z ; 3 4 10 k см 3 /(моль с. 12. 282859 E Дж/моль; акт 10 z z ; Р = 2,92. 13. 6923 E Дж/моль; 13 3,12 10 k см 3 /(моль с 10 9,2 10 P 14. 35643 E Дж/моль; акт 10 z z ; 8 2,61 10 P 15. акт 10 z z ; 12 8,25 10 k см 3 /(моль с 3 1,3 10 P 16. теор 10 B ; акт. 11 4,84 с 3 2,65 10 P 18. 210665 E Дж/моль; акт 10 z z ; 3 3,72 10 P 19. 6 9,52 10 P ; акт 10 z z 20. 198704 E Дж/моль; 10 4,964 10 k см 3 /(моль с 9 3,32 10 P 270 21. 202315 E Дж/моль; 11 1,056 10 k см 3 /(моль с 9 1,57 10 P 22. 187192 E Дж/моль; 10 4,43 10 k с 2,52 P 23. 188349 E Дж/моль; 8 2,75 10 k с 6 1,37 10 P 24. 139790 E Дж/моль; 4 4,62 10 k с Термодинамический аспект теории активированного комплекса 1. H = 218,57 кДж/моль; S = 21 Дж/(моль К k = 0,429 с 2. H = 148,5 кДж/моль; S = 40,6 Дж/(моль К. 3. H = 223,9 кДж/моль; S = –1,37 Дж/(моль К k = 0,391 с 4. 0 H = 75134 Дж/моль; 0 S = –84,64 Дж/(моль К. 5. 1 111,6 H кДж/моль; 2 111,3 H кДж/моль; 1 2 39,74 S S Дж/(моль К. 6. 0 4932 H Дж/моль; 0 G = 4759 Дж/моль; p S = –32,52 Дж/(моль К c S = –5,94 Дж/(моль К. 7. H = 134,3 кДж/моль; p S = –12,35 Дж/(моль К. 8. H = 62,28 кДж/моль; S = –133,7 Дж/(моль К. 9. H = 41,81 кДж/моль; S = –301,85 Дж/(моль К. 10. H = 42,48 кДж/моль; S = –3,32 Дж/(моль К. 11. H = 124,5 кДж/моль; S = 66,05 Дж/(моль К. 12. H = 80,42 кДж/моль; S = 13,39 Дж/(моль К. 13. H = 134 кДж/моль; S = –67,9 Дж/(моль К. 14. H = 17,5 кДж/моль; S = –337 Дж/(моль К. 15. H = 97,29 кДж/моль; S = –92,77 Дж/(моль К. 16. H = 37,36 кДж/моль; S = –166 Дж/(моль К. 17. H = 19,05 кДж/моль; S = –101,5 Дж/(моль К. 18. H = 75,79 кДж/моль; S = –51,3 Дж/(моль К. 19. H = 53,18 кДж/моль; S = –90 Дж/(моль К. 20. H = 196,16 кДж/моль; S = –433 Дж/(моль К. 21. H = 47,84 кДж/моль; S = –131,18 Дж/(моль К. 22. S = –232,3 Дж/(моль К. 23. 3 1,319 10 k с 24. H = 77947 Дж/моль; S = 3,89 Дж/(моль К. 25. S = –232,9 Дж/(моль К. ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 7 1. 2 2 2 1/ 2 1/ 2 1 2 H Br 5 HBr 4 HBr 3 Br 2 d d 1 k k c c k c k c t k c 2. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 O H O 3 a H O 0 Pt 2 2 H O a H O d d 1 d 2 d c c k K c v c t t c K c 3. 2 2 HCl 1 эф Cl HCOOH 4 d 4 d c k k c c k c c t k ; а,эф а,1 а,2 а,4 E E E E 4. 2 2 2 2 2 2 2 2 1/ 2 1/ 2 H O 3/ 2 1 1 1 H O 3 H O 1 3 H O 4 4 d 2 2 d c k v k c k c v k c t k k 5. 4 1/ 2 3/ 2 1/ 2 1 2 3 CH M 4 k k k v c c k 6. 2 6 3 3 3 1/ 2 1/ 2 C H 3/ 2 1 1 1 CH Br 2 CH Br 1 2 CH Br 4 4 d d c k v k c k c v k c t k k 7. 2 2 H O 2 1 3 H 4 d d c k k c t k 8. 2 2 2 1/ 2 3/ 2 1 2 3 Cl CO COCl 5 4 3 Cl d d k k k c c c k t k k c Если 2 4 3 Cl , k k c то 2 2 1/ 2 COCl 1/ 2 1 2 CO Cl 5 d d c k k c c t k ; 1/ 2 эф 5 k k k k ; а,1 а,2 а,5 а,эф 2 2 E E E E 10. 2 6 2 2 1/ 2 C Cl 3/ 2 1 1 Cl 3 Cl 4 d d c k k c k c t k 11. а) а,эф а,2 а,1 а,5 / 2 / 2 834 E E E E кДж/моль; б) а,1 а,2 а,3 а,4 а,5 а,эф 2 2 2 834,75 2 E E E E E E кДж/моль. 272 12. 4 10 2 6 C H 1 5 C H 5 6 d 2 d c k k c t k k ; 2 2 6 1/ 2 H 1/ 2 1 3 C H 5 6 d 2 d c k k c t k k ; 2 4 2 6 2 6 1/ 2 C H 1/ 2 1 1 6 3 C H C H 5 6 5 6 d 2 2 d c k k k k c c t k k k k 13. 4 4 4 2 1/ 2 CH 1/ 2 1 1 CH 2 CH O 5 d d 2 c k k c k c c t k , 2 6 4 C H 1 CH d d 2 c k c t 14. Скорость образования метана равна 3 3 1/ 2 1 2 3 2 CH SOCH 4 2 k k k v v c k . Значение опытной энергии активации всего процесса равно a а,1 а,2 а,3 а,4 1 ( ) 2 E E E E E = 11,6 кДж/моль. 15. 4 10 2 6 2 6 1/ 2 C H 3/ 2 1 1 C H 3 C H 4 d d c k k c k c t k 16. 2 4 2 2 4 2 2 4 2 C H Cl 1 4 1 3 C H Cl эф C H Cl 4 d 2 d c k k k k v c k c t k ; если лимитирующей стадией является вторая, то скорость реакции 2 4 2 2 4 2 1 3 C H Cl эф C H Cl 4 k v k c k c k ; данная реакция является реакцией первого порядка. 18. 2 2 2 2 1/ 2 H O 3/ 2 1 2 H O 4 d 2 d c k k c t k ; а,эф а,2 а,1 а,4 / 2 / 2 E E E E 19. 2 4 2 2 2 4 2 1/ 2 C H I 1/ 2 1 2 I C H I 4 d d c k v k c c t k ; 1/ 2 эф 4 k k k k ; порядок реакции равен 3/2. 20. 3 3 2 3 2 HNO 1 3 HNO 2 NO 3 HNO d 2 d c k k c t k c k c . Если 2 3 2 NO 3 HNO k c k c , то 3 3 3 3 2 HNO 1 3 HNO 1 HNO 3 HNO d 2 2 d c k k c k c t k c 21. 2 2 HI 1 3 HI 2 HI 3 I d 2 d c k k c t k c k c 273 22. 2 RI 1 2 RI HI 2 HI 3 I d d c k k c c v t k c k c 23. 2 2 N O 1 2 N O 2 3 d 2 d c k ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 8 1. k ср = 3,15 · мин 2. k = 6,3 · мин 3. 1,23 · 10 –25 4. Ямин k ГБ = (3,37 ± 0,15) · 10 –5 мин, R = 0,871. Кинетику данного процесса более точно описывает уравнение Яндера, так как отклонение от линейной зависимости при расчете констант поэтому уравнению значительно меньше. 5. Я = 0,0285 ч. Коэффициент регрессии близок к единице (R = 0,981). 6. k ср = 9,56 · 10 –4 мин 7. k 1 = 3,53 · 10 –3 мин k 2 = 2,08 · 10 –3 мин k 3 = 1,85 · 10 –3 мин Е = 11,086 кДж/моль. Процесс протекает во внешнедиффузионной области реагирования. 8. Амин Е = 352 кДж/моль. Область реагирования — кинетическая. Ямин. Ямин. k ГБ = (1,314 · 10 –4 ± 0,436 · 10 –4 ) мин, R = 0,71; Ямин. Кинетику данного процесса более точно описывает уравнение Гинстлинга–Броунштейна, так как коэффициент регрессии значительно ближе к единице именно поэтому уравнению. 12. Ямин k ГБ = 0,014 ± 0,0071 мин, R = 0,83. Кинетику данного процесса более точно описывает уравнение Яндера, так как коэффициент регрессии значительно ближе к единице именно поэтому уравнению. 13. Может n = 1; k = 30,02 мин. Скорость реакции пропорциональна массе непрореагировавшего CdO. 14. n = 0,94; k = 14,6 мин. Скорость реакции лимитируется диффузией. 15. k = 1,67 · 10 –5 мин 16. n = 0,675; k = 4,89 мин. Скорость реакции лимитируется диффузией мин k 2 = 2,20 · мин k 3 = 1,00 · мин Е = 135,31 кДж/моль. Область реагирования — кинетическая. 18. k 1 = мин k 2 = мин k 3 = мин Е = 157,32 кДж/моль. Область реагирования — кинетическая. 19. k 1 = 4,69 · 10 –2 мин k 2 = 2,86 · 10 –2 мин k 3 = 2,08 · 10 –2 мин Е a,ср = 41,65 кДж/моль. Область реагирования — кинетическая. 20. k 1 = 19,0 · 10 –3 мин k 2 = 12,0 · 10 –3 мин k 3 = 6,60 · 10 –3 мин k 4 = 0,35 · 10 –3 мин Е a,ср = 373,3 кДж/моль. Область реагирования кинетическая. ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 9 1. n = 1; k = 1,32·10 –4 дм 3 /(моль с. 2. k = 6,9·10 –5 с + H k = 2,09·10 –4 дм 3 /(моль с. 3. k = 1,747·10 –3 с + H k = 2,22·10 –3 дм 3 /(моль с. 4. Соотношение Бренстеда неприменимо. 5. 4 0 1,22 мин + 5 H 3,57 10 k дм 3 /(моль мина) враз бивне возрастает. 7. а = 2,37; k 2 = 4 3,57 10 8. 0 0 k ; + H 37,7 k 9. 2 a lg 7,26 k k ; 8 2 a 5,495 10 k k ; 6 4,58 10 a k 10. 0 0 k ; RuCl3 214 k 11. Соотношение Бренстеда применимо 0 30 E кДж/моль; 0,675 12. + 0 H c = 6,2 · 10 –5 моль/дм 3 ; k = б ч + H (150) c = 0,107 моль/дм 3 13. k 1 = 0,23 · 10 –5 дм 3 /(моль с k 2 = 0,11 · 10 –5 дм 3 /(моль с. Катализатор одинаково хорошо катализирует как прямую, таки обратную реакцию. а = 21,55 дм 3 /моль; k 2 = 4,44 · мин 16. n = 2,4; k = 1,122 · 10 мин 17. 7 2 2,77 10 k дм 3 /(моль смут ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 10 1. v max = 8,3 · 10 –6 моль/дм 3 ; М = 17,9 · 10 –3 моль/дм 3 ; кат = 5,9 с 2. v max = 6,3 · 10 –6 моль/дм 3 ; М = 76 · 10 –3 моль/дм 3 ; кат = 0,16 с 3. v max = 1,0 · 10 –6 моль/дм 3 ; М = 1,35 моль/дм 3 4. Неконкурентное ингибирование K I = 10 –5 моль/дм 3 5. v max = 0,5 · 10 –3 г/(дм 3 ч М = 5,3 · 10 –3 моль/дм 3 ; K I = 6,8 · 10 –3 моль/дм 3 6. v max = 6,3 · 10 –6 моль/(дм 3 мин М = 20 · 10 –6 моль/дм 3 ; K SI = 2,3 · 10 –3 моль/дм 3 7. v max = 10 усл.ед; М = 6,3 · 10 –6 моль/дм 3 ; эф = 4,6 усл.ед.; K S1 = 0,56 · 10 –3 моль/дм 3 8. v max = 0,55 · 10 –3 г/(дм 3 мин М = 2,5 · 10 –6 моль/дм 3 ; K I = 2,6 · 10 –2 моль/дм 3 ; эф = 0,22 · 10 –3 г/дм 3 мин. 9. v max = 2,3 · 10 –6 г/(дм 3 мин М = 35 · 10 –3 моль/дм 3 ; K I = 0,64 · 10 –3 моль/дм 3 ; эф = 0,20 · 10 –3 моль/дм 3 10. кат = 8,3 · 10 –6 c –1 ; М = 19 · 10 –6 моль/дм 3 ; K S1 = 1,70 · 10 –3 моль/дм 3 13. 4 · 10 –5 с. 14. 1,52 · 10 –3 моль/дм 3 с. 15. 4,8 · 10 –4 моль/дм 3 16. 2,1 · 10 –3 моль/дм 3 17. 4,0 · 10 –3 моль/дм 3 18. М = 0,42 моль/дм 3 ; v max = 0,35 мкмоль мин 19. v max = 0,044 моль/(дм 3 мин ингибирование неконкурентное. ОТВЕТЫ К ГЛАВЕ 11 1. Реакция первого порядка. эф = 0,0235, K — константа адсорбционного равновесия. 2. k = 2,3 · 10 –2 моль[Н 2 ]/(мин г[кат.]); P R b b = 0,8. 3. k ср = 23,13 Па. 4. 2,78 k ; 8 1 10 K 5. k ср = 2,15 · 10 –4 с 6. адс Q = 877 Дж/моль. 7. эф = 1,566 · 10 –9 моль/(ч Па г[кат.]); b 1 = 1,35 · 10 –2 Па b 2 = 3,8 · 10 –2 Па 8. 4 4,4 10 k ; 4 1,73 10 K 9. b A = 6,35 · 10 –3 Па, k = 225 моль/(ч Па –2 г[кат.]) 276 10. эф = 1,149 · 10 –9 моль/(ч Па 1,5 г[кат.]); b 1 = 1,1 · 10 –2 Па b 2 = 3,216 · 10 –2 Па 11. Н = 5,36 · 0 –6 Па Е = 2,92 · 10 –4 Па Константа скорости реакции гидрирования этилена на палладиевом катализаторе k = 0,228 Па/(ч г[кат.]). 12. 2 2 2 2 2 2 1/ 2 1/ 2 3 CO O CO O 3/ 2 CO CO O O CO CO (1 ) k kb b p p v b p b p b p ; 1 2 k k k 13. 17 кДж/моль. 14. Наиболее точно опытные данные описывает уравнение (2); эф = 3,846 · 10 –4 с г[кат.]/Па; 2 O b = 2,076 10 –4 Па. Адсорбция двуокиси азота определяет скорость процесса кислород — ингибитор процесса. 15. k = 20,6 см 3 /(мин г[кат.]); P R b b = 197. 16. 2 4 2 5 C H H v k p = 2 2 1 4 эф 3 k k k p k p k k 17. Н = 1,89610 –5 Па П = 7,63 · 10 –5 Па константа скорости реакции гидрирования этилена на палладиевом катализаторе k = 0,119 Па/(ч·г[кат.]). 18. эф = = 0,43 ммоль/(см 3 мин. 19. H NH 2 2 N 2 NH H 3 2 1 3 2 адс дис 2 3 p p v k p k p p . В области малых давлений H2 N 2 NH3 1,5 адс p v k p p . Условие максимума скорости при H2 NH3 p m p , мак пропорционально 1/ 5 2 / 5 (1 ) m m |