Chemia Fizyczna, ćwiczenia rachunkowe
Chemia, semestr IV

(10) Kinetyka reakcji złożonych. Reakcje odwracalne, równoległe, następcze

1.

Racemizacja związku optycznie czynnego w roztworze (D-X

L-X) jest reakcją pierwszego

rzędu przebiegającą w obu kierunkach z jednakowymi stałymi szybkości, które wynoszą dla

pewnej substancji 1,96

.

10

-6

s

-1

. Zakładając, że początkowo w roztworze była jedynie odmiana D

oblicz czas, po którym racemizacja przebiegnie w 10% oraz stopień racemizacji po 24 godzinach.

2.

Pewną ilość PH

3

wprowadzono do opróżnionego naczynia w temperaturze 956 K. Zmierzono

następujące ciśnienia panujące w naczyniu:

t [s]

0

58

108

∞

P [mm Hg]

262,5

272,6

275,1

276,4

Oblicz stałą szybkości reakcji rozpadu PH

3

do pierwiastków

(PH

3

¼P

4

+ 1½H

2

)

.

3.

Reakcja mutarotacji glukozy jest pierwszego rzędu ze względu na substrat i jest katalizowana

kwasowo. W obecności kwasu reakcja ta może biec dwiema równoległymi drogami: w sposób

katalizowany i niekatalizowany. Stałą szybkości takiej reakcji wyrażamy równaniem

k = k

o

+ k

k

.

[HA], gdzie [HA] oznacza stężenie kwasu. Zależność stałej szybkości (k) reakcji

mutarotacji glukozy od stężenia kwasu octowego jest następująca:

[HA] [mol

.

dm

-3

]

0,02

0,105

0,199

10

4.

k [min

-1

]

1,36

1,40

1,46

Oblicz stałą szybkości reakcji niekatalizowanej (k

o

) i katalizowanej kwasowo (k

k

)

4.

Przebiegający w fazie gazowej rozkład kwasu octowego w temperaturze 1189 K zachodzi

na drodze dwóch równoległych reakcji pierwszego rzędu:

(1)

CH

3

COOH → CH

4

+ CO

2

k

1

= 3,74 s

-1

(2)

CH

3

COOH → CH

2

CO + H

2

O

k

2

= 4,65 s

-1

Jaka jest maksymalna procentowa wydajność tworzenia ketenu (CH

2

CO) w tej temperaturze?

5.

Dla jednocząsteczkowej reakcji następczej opisanej schematem

C

B

A

2

1

k

k

→



→



wartości k

1

i k

2

wynoszą odpowiednio 0,1 godz

-1

i 0,025 godz

-1

. Zakładając, że początkowe

stężenie substancji A wynosi 1 mol

.

dm

-3

, oblicz czas τ

max

, po upływie którego powstaje największa

ilość substancji B oraz jej maksymalne stężenie [B]

max

.