Paweł Lipkowski, Robert Zaleśny zima 2010/2011

Strona 1

ZADANIA Z PODSTAW CHEMII FIZYCZNEJ

(do wykładu prof. dr hab. Sz. Roszaka)

LISTA nr 9 (2010/2011 zima)

Kinetyka formalna reakcji złożonych, zależnośd szybkości reakcji od

temperatury

Zapoznad się z treścią rozdziału 10.1.2 i 10.1.3, a także z rozwiązaniami przykładów 10.3-10.4
z „Obliczeo Fizykochemicznych” JDP (notacja dotyczy wydania z 1997 roku)

1. Dla reakcji przeciwbieżnej pierwszego rzędu propen=cyklopropan stałe szybkości k

1

i k

2

wynoszą

odpowiednio 0.006 s

-1

i 0.002 s

-1

. Obliczyd po jakim czasie od chwili rozpoczęcia reakcji stężenia

obydwu izomerów będą identyczne jeśli do doświadczenia użyto czystego propenu.

Odp: 137.3 s

-1

.

2. Pewna reakcja przegrupowania przebiega w roztworze jako przeciwbieżna reakcja pierwszego
rzędu. Stała szybkości k

1

tej reakcji wynosi 1.31∙10

-4

s

-1

. Jeżeli przed rozpoczęciem reakcji w

roztworze znajdował się jedynie substrat A, to równowaga ustaliła się po przereagowaniu 67.3%
jego początkowej ilości. Po jakim czasie licząc od momentu rozpoczęcia reakcji powstało 25% B.

Odp:2386 s.

3. Związek A ulega rozkładowi termicznemu na B i C w reakcji równoległej. Obie reakcje składowe
są nieodwracalnymi reakcjami pierwszego rzędu o stałych szybkości równych 8.47∙10

-2

s

-1

i 5.28∙10

-2

s

-1

. Obliczyd czas po którym 90% A ulegnie rozkładowi. Jakie będą wówczas stężenia

produktów, jeżeli stężenie początkowe A wynosiło 5 mol∙dm

-3

.

Odp: t = 16.75 s; c

B

= 2.77 mol∙dm

-3

; c

C

= 1.73 mol∙dm

-3

.

4. Substancja A reaguje dając w dwóch reakcjach równoległych pierwszego rzędu o stałych
szybkości k

1

i k

2

produkty B i C. Stężenie substratu zmniejsza się o połowę w ciąu 410 sekund. W

mieszaninie produktów, produkt B stanowi 35%. Obliczyd stałe szybkości k

1

i k

2

.

Odp: k

1

= 5.9∙10

-4

s

-1

; : k

2

= 1.1∙10

-3

s

-1

.

5. Dla pewnej reakcji znajdującej się w fazie gazowej stała szybkości reakcji rośnie dwukrotnie przy
wzroście temperatury od 300 K do 320 K. Ile wynosi energia aktywacji tej reakcji.

Odp: 27.66 kJ/mol.

6. Substancja A daje w dwóch równoległych reakcjach o stałych szybkości k

1

i k

2

dwa produkty B i C.

Stosunek stężeo tych produktów w mieszaninie poreakcyjnej w temperaturze 300 K wynosi
c

B

/c

C

= 2.5, a w temperaturze 350 K - c

B

/c

C

= 6.0. Jaka jest różnica energii aktywacji obu reakcji (są

to reakcje o tej samej rzędowości).

Odp: 15.3∙10

3

J/mol.

7. Reakcja rozkładu kwasu acetonodwukarbonowego CO(CH

2

COOH)

2

= CO(CH

3

)

2

+ 2CO

2

jest reakcją

pierwszego rzędu. Okres połowicznej przemiany w T

1

= 273.2 K wynosi



1

= 28180 min a w T

2

=

313.2 K wynosi



2

= 120 min. Obliczyd czas w ciągu którego reakcja zajdzie w 70% w T

3

= 323.2 K.

Odp: 3948 s.