|
0,02
откуда С = 0,0096, т. е. через 10 мин. после начала реакции концентрация эфира стала равной 0.0096. Исходная концентрация была равна 0,02. Следовательно, уменьшение концентрации равно
0,02 — 0,0096 = 0,0104,
что составит
0,0104-100
— О/ 'о
0,02
от исходной концентрации. Таким образом, за 10 мин. прореагировало 52% эфира.
Пример 78. Во время реакции
СН3СОСН3 —>- С2Н4 + Н2 + СО общее давление изменяется, как показано в таблице.
/, МИН.
|
р, мм’рт. ст.
|
0
|
312
|
6,5
|
408
|
13,0
|
488
|
19,9
|
562
|
Показать, что реакция является реакцией первого порядка и найти среднее значение константы скорости.
Решение. Если реакция является реакцией первого порядка, то константа скорости, вычисленная по уравнению (1) для любого момента времени, должна оставаться постоянной, в чем нам и предстоит убедиться.
206
В уравнение (I) входит отношение концентраций исходного
Q
вещества в начальный момент и момент t(—У, его можно заме-
\ с нить отношением парциатьных давлений исходного вещества
в те же моменты времени, так как давление газа пропорционально его концентрации (при Т = const). Каждое давление, приведенное в таблице (за-исключением первого), является суммарным давлением всех четырех газов (см. реакцию), а для вычисления константы скорости нужно только давление ацетона.
Пусть в момент t рСгН =х, тогда = х, рсо = х и р ацетона = р0 — х, где р0—начальное давление ацетона.
Общее давление в любой момент (приведенное в таблице):
р = Ро — х + Зх = ро + 2х;
отсюда
Р — Ро
9
Заменяем отношение концентраций отношением давтений
О) _ Ро 2р0
С Ро — х Зр0 — р
тогда
Подставляем
К, -
2-3 р, 2 р0 _
t Зр0 — р
, 2-312
— -— Ig
6,5 3-312 — 408
, 2-312
lg
13 ь3-312 —488
, 2-312
—’— lg
19,9 3-312— 562
= 0,02568, 0,02552,
- 0,02569.
Среднее = 0,02563.
Константа действительно постоянна в пределах неизбежных ошибок опыта. Следовательно, реакция является реакцией первого порядка.
Пример 79. Во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры от 25 до 100° С, если энергия активации равна 30000 кил'*
Решение. Скорость реакции возрастает с повышением температуры во столько же раз, во сколько возрастает константа
207
скорости. Следовательно, для ответа на вопрос задачи нам нуж- но найти отношение —- из \ равнения (8)
К,
30000-75
4,57-298-373
= 4,43
= 2,692-104.
Ai
Пример 80. Найти, по какому закону будет изменяться скорость простой цепной реакции, если по достижении стационарного течения процесса источник центров выключен.
Решение. Если источник центров выключен, то п0 = 0. Следовательно,
dn — п 3 dt "
Разделим переменные и интегрируем в пределах от лст = до п и соответственно от 0 до t:
Получаем
или
и
п t
_м
п = nQTe
-LL
w = щс1е т
Задачи
Константа скорости некоторой реакции первого порядка равна 2,06 • 10~3 мин.-1. Определить, сколько процентов исходного вещества разложится за 25 мин. и сколько времени потребуется для разложения 95%.
Ответ: 5,03; 24 часа 12 мин.
Каталитическое разложение перекиси водорода является реакцией первого порядка. Кинетика разложения изучалась путем титрования проб одинакового объема раствором
208
t, мин.
|
п, мл КМп04
|
0
|
22,8
|
10
|
13,8
|
20
|
8,25
|
Определить константу скорости реакции разложения перекиси водорода.
Ответ: 0,0505 мин-1.
Период полураспада радиоактивного изотопа азота равен 9,93 мин. Какая часть его разложится в течение часа?
Ответ: 0,985.
Период полураспада одного из радиоактивных изотопов кобальта равен 5,3 года. Определить константу распада.
Ответ: 0,1308 лет-1.
Активность изотопа полония уменьшается на 6,85% за 14 дней. Определить константу распада, период полураспада и время, в течение которого распадается 90% исходного количества.
Ответ: 0,00507; 138 дней; 454 дня.
Монохлоруксусная кислота реагирует с водой по уравнению
СН3С1СООН + Н2О^СН2(ОН)СООН + НС1.
При большом избытке воды скорость реакции изменяется по уравнению первого порядка.
Результаты титрования щелочью проб одинакового объема даны в таблице.
t, МИН.
|
Объем щелочи МЛ
|
t, МИН.
|
Объем щелочи мл
|
0
|
12,9
|
780
|
16,4
|
600
|
15,8
|
2070
|
20,5
|
Вычислить константу скорости и определить, через сколько часов после начала реакции все три кислоты присутствовали в эквивалентных количествах.
Ответ: 4,19- 10-4мин.-1; 27,57 часа.
Образование фосгена, протекающее по уравнению
СО + С12-^СОС12, является реакцией второго порядка.
209
t, мин.
|
сСО = сС12 моль! Л
|
t, МИН.
|
сСО = СС12
МО ЛЬ{Л
|
0
|
0,01873
|
24
|
0,01734
|
12
|
0,01794
|
30
|
0,01704
|
18
|
0,01764
|
42
|
0,01644
|
Вычислить константу скорости и концентрацию фосгена через 2 часа после начала реакции, если известно, что объем системы не изменяется.
Ответ: 0,181 мин.-1 (моль/л)-1; 0,00543 моль/л.
0,01-н. раствор СН3СООС2Н5 омыляется 0,002-н. раствором NaOH на 10% за 23 мин. За сколько минут отмытение пройдет на 10%, если концентрация NaOH будет равна 0,005?
Ответ-. 7,365 мин.
Константа скорости реакции омыления уксусно-этилового эфира щелочью при 10° С равна 2,38 мин.-1 (моль/л)-1. Найти время половинного разложения эфира, если 1 л
20
-н. эфира смешать:
а) с 1 л
1
20
-н. щелочи;
б) с 1 л н. щелочи;
10
в) с 1
25
-н. щелочи.
Ответ: 16,8 мин.; 6,81 мин.; 24,2 мин.
506. Показать, что уравнение
К =
1
-In
|
Do'stlaringiz bilan baham: |
