Chemia Fizyczna, ćwiczenia rachunkowe
Chemia, semestr IV

(9) Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury. Równanie Arrheniusa

1.

W temperaturze 0

o

C oraz 20

o

C stałe szybkości pewnej reakcji chemicznej wynoszą

odpowiednio 2,46 i 47,5 s

-1

. Oblicz energię aktywacji tej reakcji i wartość czynnika częstości.

2.

W temperaturze 651,7 K czas połowicznej przemiany dla pierwszorzędowej reakcji rozkładu

termicznego tlenku etylenu wynosi 19780 s. Energia aktywacji tej reakcji wynosi 218 kJ

.

mol

-1

.

Oblicz czas, po którym nastąpi rozkład 75% początkowej ilości tlenku etylenu w temp. 723,2 K.

3.

Badając reakcję rozpadu N

2

O wobec katalizatora metalicznego (złoto) w temperaturze 1173 K

otrzymano następujące dane kinetyczne:

t [s]

0

1800

3180

3900

4800

6000

10

-4

P(N

2

O) [Pa]

2,67

1,81

1,33

1,14

0,932

0,72

Oblicz energię aktywacji reakcji rozpadu N

2

O wobec złota, jeżeli jej stała szybkości w temp. 1073

K wynosi 2,00

.

10

-9

s

-1

.

4.

Czynniki częstości w równaniu Arrheniusa dla dwu reakcji pierwszego rzędu są takie same

i wynoszą 10

13

s

-1

, a ich energie aktywacji różnią się o 15 kJ. W temperaturze 373 K czas

połowicznej przemiany reakcji pierwszej wynosi 100 min. W jakim czasie druga reakcja zajdzie

w 90% w tej temperaturze?

5.

W wysokiej temperaturze pary chlorku etylu rozkładają się według równania reakcji:

C

2

H

5

Cl = C

2

H

4

+ HCl. Energia aktywacji tej reakcji wynosi 249 kJ, a czynnik przedwykładniczy

w równaniu Arrheniusa równa się 1,6

.

10

14

s

-1

. Ile procent chlorku etylu rozpadnie się w ciągu 10

minut w temperaturze 700 K? W jakiej temperaturze szybkość reakcji rozpadu będzie dwukrotnie

większa niż w temperaturze 700 K?

6.

W fazie gazowej atomy chloru reagują szybko z ozonem zgodnie z równaniem reakcji:

Cl + O

3

= ClO + O

2

, której stała szybkości wynosi k = 1,7

.

10

10.

e

-260/T

dm

3

.

mol

-1

.

s

-1

. Oszacuj

szybkość tej reakcji dla: (a) T = 220 K, na wysokości 20 km, gdzie [Cl] = 5

.

10

-17

mol

.

dm

-3

,

a [O

3

] = 8

.

10

-9

mol

.

dm

-3

; (b) dla T = 270 K, na wysokości 45 km, gdzie [Cl] = 3

.

10

-15

mol

.

dm

-3

,

a [O

3

] = 8

.

10

-11

mol

.

dm

-3

.