Lista 11

Kinetyka – reakcje złożone.

1. Zwiazek A ulega równolegle rozkładowi na B i C, przy czym reakcje te są nieodwracalne i I rzędu.
Stałe szybkości wynoszą odpowiednio 0,0847 s

-1

i 0,0528 s

-1

. Obliczyć, po jakim czasie 90 % A

ulegnie rozkładowi i jakie będą wówczas stężenia B i C, jeśli początkowe stężenie A wynosiło 5,00
mol·dm

-3

. Odp.: 16,746 s; 2,772 mol·dm

-3

; 1,728 mol·dm

-3

.

2. Dla reakcji przeciwbieżnej I rzędu propen

⇔

1

2

k

k

cyklopropan stał szybkości k

1

i k

2

wynoszą

odpowiednio 0,006 s

-1

i 0,002 s

-1

. Obliczyć, po jakim czasie od chwili rozpoczęcia reakcji stężenia

obydwu izomerów będą identyczne, jeśli w doświadczeniu użyto czystego propenu. Odp.: 137,3 s.

3. Izomeryzacja cis-trans stilbenu jest reakcją przeciwbieżną I rzędu. Zależność stężenia formy trans
od czasu zebrano w tabeli:

t [s]

0

630

1206

1650

∞

% izomeru trans

0

42,8

65,2

74,9

93,2

Obliczyć stałe szybkości k

1

i k

2

. Odp.: 9,23·10

-4

s

-1

; 6,73·10

-5

s

-1

.

4. W reakcji przeciwbieżnej

1

2

k

k

A

B

→

←

, k

1

= 5,0·10

-4

s

-1

, a reakcja odwrotna jest czterokrotnie

wolniejsza. Jakie będzie stężenie produktu po 50 minutach od zainicjowania reakcji, jeśli stężenia
początkowe wynosiły:
a) c

oA

= 0,6 mol·dm

-3

, c

oB

= 0,01 mol·dm

-3

b) c

oA

= 0,6 mol·dm

-3

, c

oB

= 0 mol·dm

-3

Odp.: 0,4047 mol·dm

-3

; 0,4064 mol·dm

-3

.

5. Racemizacja pewnego optycznie czynnego związku jest reakcją I rzędu w obu kierunkach. Stałe
szybkości reakcji są jednakowe i wynoszą 6·10

-7

s

-1

. Po jakim czasie czysta odmiana D ulegnie

racemizacji w 25%?. Odp.: 160,4 h.

6. W reakcji

A

B

C

k

k

2

1

2

→



→



oba elementarne procesy są procesami I rzędu. W reaktorze umieszczono czysty substrat, którego
stężenie w momencie zainicjowania reakcji wynosiło 0,037 mol·dm

-3

. Po upływie 1000 s w rekatorze

stężenie substratu wyniosło 0,022 mol·dm

-3

, zaś stężenie produktu B było równe 0,021 mol·dm

-3

.

Obliczyć stężenia wszystkich reagentów po 1500 s od chwili rozpoczęcia reakcji.
Odp.: 1,70·10

-2

mol·dm

-3

; 2,80·10

-2

mol·dm

-3

; 0,601·10

-2

mol·dm

-3

.

7. Szybkość pewnej reakcji II rzędu o schemacie A + B = C maleje dwukrotnie po upływie 33 minut i
20 s od jej zainicjowania (początkowe stężenia a = b = 0,1 mol·dm

-3

). Obliczyć stałą szybkości reakcji

i czas połowicznego przereagowania. Odp.: 1,207·10

-2

s

-1

·mol

-1

·dm

3

; 828 s.

8. Substancja A reaguje w dwóch reakcjach równoległych I rzędu o stałych szybkości k

1

i k

2

dając

produkty B i C. Stężenie substratu zmniejsza się o połowę w ciągu 410 s. W mieszaninie produktów
jest zawartych 35 % B. Obliczyć stałe szybkości. Odp.: 5,92·10

-4

s

-1

; 1,10·10

-3

s

-1

.

9. Badając odwracalną reakcję izomeryzacji A = B stwierdzono, że w roztworze zawierającym
początkowo tylko A o stężeniu 2,1 mol·dm

-3

po 10 minutach pojawia się B w stężeniu 1,1·10

-3

mol·dm

-3

. W stanie równowagi stężenia A i B mają się do siebie jak 2,24:1. Obliczyć stężenia A i B po

upływie 80 godzin od rozpoczęcia reakcji. Odp.: 1,739 mol·dm

-3

; 0,361 mol·dm

-3

.

10. Obliczyć czas, w ciągu którego stężenie produktu przejściowego w następującej reakcji I rzędu

C

B

A

k

k

→



→



2

1

osiąga maksimum w przypadku gdy:

a) k

1

= 0,001 s

-1

, k

2

= 0,01 s

-1

b) k

1

= 0,001 s

-1

, k

2

= 0,001 s

-1

Odp.: 256 s; 1000 s.