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.