3582327483

PODSTAWY CHEMII FIZYCZNEJ (zadania do wykładu prof. T. Lutego) LISTA nr 9 (2009/2010 w)

Zapoznać się z treścią rozdziału 9.1.2 oraz z rozwiązaniami przykładów 9.3.1 - 9.3.3 z „Obliczeń fizykochemicznych” J. Demichowicz-Pigoniowej (Oficyna Wydawnicza PWr., 2003).

1.    Dla reakcji przeciwbieżnej pierwszego rzędu wyprowadzić zależność stężenia produktów od czasu. W jaki sposób stała równowagi zależy od stałych szybkości?

2.    Dla reakcji przeciwbieżnej pierwszego rzędu:

propen <.. _2 cyklopropan

*2

stałe szybkości ki i ki wynoszą odpowiednio 6-10~³ i 2*10^-3 s~\ Obliczyć po jakim czasie od chwili rozpoczęcia reakcji stężenia obydwu izomerów będą identyczne, jeżeli:

a)    do doświadczenia użyto czystego propenu,

b)    w momencie zainicjowania reakcji stężenia początkowe reagentów wynosiły

Co,propen ⁼ 0,8 M i Co, cyklopropan ⁼ 0,2 M.

Odp.: a) 137 s, b) 99 s

3.    W reakcji równoległej A rozpada się na 2B (stała szybkości ki) i C (stała szybkości ki) w reakcjach I-go rzędu. W reaktorze umieszczono czysty substrat A, którego stężenie w momencie zainicjowania reakcji wynosiło 0,037 M. Po upływie 1000 s stężenie substratu wynosiło 0,022 M, zaś stężenie B było równe 0,021 M. Oblicz stężenia wszystkich reagentów po upływie kolejnych 500 s.

Odp.: [A] = 0,017, [B] = 0,028, [C] = 0,006 M

4.    Substancja A reaguje dając w dwóch reakcjach równoległych pierwszego rzędu o stałych szybkości ki i ki dwa produkty B i C. Stężenie substratu zmniejsza się o połowę w ciągu 410 sekund. W mieszaninie produktów, produkt B stanowi 35%. Obliczyć stałe szybkości ki i ki. Odp.: 5,9-lG"⁴ s"¹,1,1-10"³ s"¹

5.    Obliczyć czas, w ciągu którego stężenie produktu przejściowego w pierwszorzędowej reakcji następczej przebiegającej w stałej objętości osiąga maksimum, jeżeli stałe szybkości wynoszą:

a)    ki = 0,01 s , ki - 0,001 s ,

b)    ki = 0,01 s'\k₂ = 0,01 s'¹.

Odp.: a) 256 s; b) 100 s

6.    Okresy połowicznego rozpadu izotopów ^Th i ^Pa wynoszą:

^,Th=^Pa + /?    r= 578,4 h

^Pa=^U + J3    t= 6,75 h

Jeśli początkowo dysponowano dwoma tysiącami atomów ^Th, jaka ilość atomów ^ U powstanie po 24 godzinach?

Odp.: 36

7.    Reakcja A -» P zachodzi w rzeczywistości przez stadia pośrednie zgodnie ze schematem:

k\    łr    łr

A <- — :>B—2—>C—*—»P. Stałe szybkości poszczególnych procesów wynoszą:

ki = 0,002 s~\ ki - 0,03 s~^ł, ki - 0,4 s^-1, k₄ = 0,9 s“^l. Stosując przybliżenie stanu stacjonarnego oszacuj stężenia wszystkich reagentów po upływie 1000 s od chwili zainicjowania reakcji, przyjmując a - 1 M.

Odp.: [A] = 0,1557, [B] = 7,24-10'⁴, [C] = 3,22-10"⁴, [P] = 0,8433 mol/dm³