89914

PODSTAWY CHEMII FIZYCZNEJ (zadania do wykładu prof. T. Lutego) LISTA tir 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 stężania produktów od czasu. W jaki sposób stała równowagi zależy od stałych szybkości?

2. Dla reakcji przeciwbieżnej pierwszego rzędu:

propen

cyklopropan

stałe szybkości ki i k₂ 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 C(), cyklopropan ⁼ 0,2 M.

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

3.    W reakcji równoległej A rozpada się na 2fi (stała szybkości k\) i C (stała szybkości k₂) 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 fi 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 k\ i £2 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 k\ i ki-Odp.: 5.9-10~* s    U-lO^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)    *1 =0,01 s , *₂ = 0,001 s'\

b)    *1 =0.01 s'¹,/c₂ = 0.01 s'¹.

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

6.    Okresy połowicznego rozpadu izotopów ²^,Th i ^:^)Pa wynoszą:

²*Th= ²£{ Pa + p    r= 578.4 h

^Pa=^U + ^    r= 6,75 h

Jeśli początkowo dysponowano dwoma tysiącami atomów ²^,Th, jaka ilość atomów U powstanie po 24 godzinach ?

Odp.: 36

7.    Reakcja A —» fi zachodzi w rzeczywistości przez stadia pośrednie zgodnie ze schematem:

A    B——>C——»fi. Stałe szybkości poszczególnych procesów wynoszą:

ki = 0,002 s"\ k₂ = 0,03 s"¹, ky = 0,4 s^_l, k_A = 0,9 s '. Stosując przybliżenie stanu stacjonarnego oszacuj stężenia wszystkich reagentów po upływie 1000 s od chwili zainicjowania reakcji, przyjmując a = 1 M.

Odp.: [A] =0.1557. [fi) = 7.24-1 O*⁴. [C] = 3.2210⁴. [fi] =0.8433 mol/dm³