Примеры решения задач. Время половинного разложения уксусно-этилового эфира (С0 = 0,025 моль/л) щелочью (С0 = 0,050 моль/л) равно 6,81 мин

Задача 1

Время половинного разложения уксусно-этилового эфира (С⁰ = 0,025 моль/л) щелочью (С⁰ = 0,050 моль/л) равно 6,81 мин. Определить время разложения эфира на 80 %. Реакция второго порядка.

Дано:

= 0,025 моль/л

= 0,050 моль/л

t_1/2 = 681 мин

β = 0,8

n = 2

Решение:

СН₃СООС₂Н₅ + NaOH → СН₃СООNa + С₂Н₅OH

t = 0 0,025 0,050

t_1/2 = 6,81 0,025-0,025∙1/2 0,050-0,025∙1/2

t =? 0,025-0,025∙0,8 0,050-0,025∙0,8

При расчете текущей концентрации следует учесть, что по уравнению реакции исходные вещества реагируют в соотношении 1: 1, поэтому в любой момент времени количество прореагировавших эфира и щелочи одинаково. Можно рассчитать константу равновесия из данных второй строчки, то есть через 6,81 минут от начала реакции.

По рассчитанному значению константы, из этого же уравнения находится время, в течение которого прореагирует 80 % эфира, то есть (данные третьей строки).

Задача 2

При 310 ⁰С AsH₃ (газ) разлагается с образованием твердого мышьяка и водорода. Во время реакции давление в системе изменяется следующим образом:

t, час		2,5	5,5	6,5	8,0
Р, мм.рт.ст.

Показать, что реакция является реакцией первого порядка и вычислить константу скорости.

Решение:

Для подтверждения первого порядка используем графический метод, по которому зависимость lnP от t должна быть линейной. Под логарифмом стоит текущее давление исходного компонента AsH₃. В то же время в таблице дано давление в системе, то есть общее давление, состоящее из исходного AsH₃ и образующегося Н₂, поэтому следует из общего давления выделить давление AsH₃.

2AsH₃ → 2As + 3 Н₂

газ тв газ

t = 0 P⁰ 0

t P⁰-x 3/2x

Отсюда текущее давление AsH₃:

Р⁰ =733 мм.рт.ст. при t = 0.

Данные текущего давления заносим в таблицу, строим график lnP = f (t).

t, час		2,5	5,5	6,5	8,0
, м.рт.ст.
	6,597	6,500	6,357	6,333	6,271

Константу скорости можно найти из графика, поскольку .

Задача 3

Определить порядок реакции: 2СО → СО₂ + С, если при постоянной температуре в одном опыте начальное давление СО упало с 787 до 688 мм.рт.ст. за 10 минут, а в другом с 535 до 468 мм.рт.ст. за это же время.

Дано:

= 787 мм.рт.ст.

P ₁ = 688 мм.рт.ст.

∆ t ₁ = ∆ t ₂ = 10 мин

=535 мм.рт.ст.

P ₂ = 468 мм.рт.ст.

n =?

Решение:

В данном случае порядок можно определить методом начальных скоростей:

,

,

,

.

Задача 4

При изучении реакции 2NO + 2H₂ → N₂ + 2H₂O при начальных давлениях NO и H₂ равных 4,72∙10⁴ Па в первом опыте и 2,69∙10⁴ Па во втором половина вещества прореагировала за 81 с и 239 с соответственно. Определить порядок реакции.

Дано:

а₁ = а₂ = 1/2

n =?

Решение:

Поскольку в обоих опытах доля непрореагировавшего вещества одинакова, то порядок определим по уравнению:

.

В данном случае получен общий порядок реакции, так как исходные давления взяты в стехиометрическом соотношении.

Задача 5

Для обратимой газофазной реакции

K₁

А В

K₂

начальные давления А и В соответственно равны 1,33∙10⁴ Па и 0. Через 10 минут после начала реакции Р_А = 5,3∙10³ Па. Определить значение Р_А и Р_В через 40 минут после начала реакции, если = 3. Найти К ₁ и К ₂.

Дано:

= 1,33∙10⁴ Па

= 0

t₁ = 10 мин

Р _1А = 5,3∙10³ Па

t₂ = 20 мин

= 3

Р _2(А) =? Р _2(В) =? К ₁ =? К ₂ =?