Приклади розв‘язку задач

1. Як зміниться швидкість реакції 2А + В =А₂В, якщо концентрацію речовини А збільшити в два рази, а речовини В─зменшити в два рази.

Розв’язок: До зміни концентрацій речовин А і В швидкість прямої хімічної реакції дорівнювала . Після зміни концентрацій речовин А і В швидкість прямої хімічної реакції визначалась за формулою: .

Звідси:

Відповідь: зросте у 2 рази.

2. У скільки разів зросте швидкість хімічної реакції при підвищенні температури на 30⁰, якщо температурний коефіцієнт дорівнює 3?

Розв’язок: Згідно закону Вант Гоффа

При підвищенні температури швидкість зросте:

Відповідь: 27 разів.

3. Сахароза у 0,5н розчині хлористоводневої кислоти за 20 хвилин гідролізується на 50%. Визначить час, за який гідроліз сахарози пройде на 75% та 90%. Реакція гідролізу сахарози – реакція першого порядку.

Розв’язок: Час, за який пройде гідроліз сахарози, розрахуємо за формулою: .

Для розрахунку часу гідролізу сахарози необхідно визначити спочатку константу швидкості реакції (k₁). Для цього вихідну концентрацію (С₀) сахарози приймаємо за 100%. Якщо за 20 хвилин гідролізується 50% сахарози, тоді діюча концентрація сахарози складає 100 – 50 = 50. Розрахуємо константу швидкості реакції гідролізу:

Тоді час, за який пройде гідроліз 75% сахарози, буде складати:

Час, за який пройде гідроліз 90%сахарози, буде складати:

Відповідь: 40 хвил; 66 хвил.

4. Реакція розкладу N₂O₅ являється реакцією першого порядку, константа швидкості якої складає 0,002 хв^-1. Визначить, який відсоток N₂O₅ розкладеться за 2 години?

Розв’язок: Вихідну концентрацію (С₀) N₂O₅ приймаємо за 100%. Тоді діюча концентрація N₂O₅ складає (100-х). Розрахуємо діючу концентрацію N₂O₅, використовуючи рівняння для визначення константи швидкості першого порядку:

Звідси: х=21,35% - цей відсоток N₂O₅ розкладеться за 2 години.

Відповідь: 21, 35%.

5. Константа швидкості реакції дегідрирування метиламіну CH₃NH₂→HCN+2H₂ дорівнює 5,0∙10^-3сек^-1 при 913⁰К. За який час концентрація метиламіну зменшиться у два рази? Чому дорівнює середній час життя молекули метиламіну?

Розв’язок: Час, за який концентрація метиламіну зменшиться у 2 рази, розрахуємо за формулою:

Знаходимо середній час життя молекули метиламіну:

;

Відповідь: 138 сек, 200 сек.

6. Константа швидкості омилення оцтовоетилового ефіру

CH₃COOC₂H₅+NaOH=CH₃COONa+C₂H₅OH

Складає 5,4 хв.^-1(моль/л)^-1. Який відсоток ефіру прореагує за 10 хвилин, якщо вихідні концентрації ефіру та гідроксиду натрію рівні і складають 0,02г- екв/л.

Розв’язок: Згідно рівнянню

знаходимо діючу концентрацію ефіру:

Тоді прореагувало ефіру за 10 хвилин

Це складає такий відсоток від вихідної концентрації ефіру:

100% - 0,02г-екв/л

х% - 0,0104г-екв/л

Відповідь: 51,92%.

7. 0,01н розчин оцтовоетилового ефіру при 293⁰ К омилюється 0,002н розчином гідроксиду натрію за 23 хвилини на 10%. Визначити константу швидкості цієї реакції (реакція другого порядку).

Розв’язок: Знаходимо константу швидкості реакції згідно рівняння:

Згідно умови задачі прореагувало 10% ефіру, тоді х складає:

0,01∙0,1=0,001(г-екв/л)

Така ж кількість прореагує і гідроксиду натрію за цей час. Тоді:

Відповідь:

8. Температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3,5. Константа швидкості цієї ж реакції при 15⁰С дорівнює 0,2сек^-1. Яка константа швидкості реакції при 40⁰С?

Розв’язок: Згідно з рівнянням Вант-Гоффа:

Відповідь: 4,6 сек^-1.

9. Константа швидкості реакції при 300⁰К дорівнює 0,02, а при 350⁰К – 0,6. Яка енергія активації цієї реакції?

Розв’язок: Для двох температур Т₁ і Т_2, яким відповідають константи швидкості k₁ і k₂, згідно з рівнянням Арреніуса можна одержати систему рівнянь:

Звідси:

Відповідь: 59,4 кДж/моль.

10. В гомогенній системі CO(г)+Cl₂(г)=COCl₂(г) при певній температурі концентрації реагуючих речовин складають: Обчисліть константу рівноваги та вихідні концентрації хлору і моно оксиду вуглецю.

Розв’язок: Обчислюємо константу рівноваги:

Визначаємо вихідні концентрації СО і Сl₂. За рівнянням реакції на утворення 1 моль COCl₂ витрачається по 1 моль СО і Сl_2.

Отже:

Відповідь: 1,4; 1,5 моль/л.

11. Константа рівноваги реакції CO₂+H₂=CO+H₂O дорівнює 1. Обчисліть рівноважні концентрації СО і Н₂, якщо вихідні концентрації СО₂ і Н₂ складають 1моль/л і 2моль/л відповідно.

Розв’язок: Визначаємо рівноважні концентрації СО₂ і Н₂. За рівнянням реакції з 1 моль СО₂ та 1 моль Н₂ утворюється по 1 моль СО і Н₂О. Позначимо рівноважні концентрації СО і Н₂О через х. Тоді рівноважні концентрації СО₂ і Н₂ складають:

Обчислюємо рівноважні концентрації через константу рівноваги:

Х²=2-2х-х+х²

3х=2

Х=2,3=0,67моль/л

Таким чином рівноважні концентрації складають:

Відповідь: 0,67; 0,33; 1,33 моль/л.

12. Розрахуйте константи К_р і К_с хімічної рівноваги гетерогенної реакції при температурі 25⁰ С

С (граф.) + 2Н₂ (г) = СН₄ (г)

Якщо рівноважний парціальний тиск Н₂ і СН₄ складає відповідно і . Знайдіть хімічної реакції.

Розв’язок: Знаходимо К_р хімічної рівноваги:

Згідно рівняння обчислюємо К_С хімічної рівноваги:

Обчислюємо хімічної реакції згідно рівняння ізобари

_х.р = - RT ln K_р,

_х.р.=

Відповідь: 21,45 кДж/моль; ; 0,429.