книги / Теоретические основы химических процессов
..pdf
|
|
Продолжение |
табл. 4 |
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
|
H2O2 вприсутствииколлоидальнойплатиныразла- |
10 |
|
а |
|
12 |
|
3,3 |
|||
гаетсясвыделениемO2: 2H2O2 O2 + 2H2O; |
30 |
|
8,1 |
||
|
а – объем О2, см3 |
|
|||
|
|
|
|
|
15,6 |
|
|
|
t, ч |
|
с0 |
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
C12H22H11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6; |
23,9 |
|
1,081 |
|
13 |
с– концентрациясахаравданныймомент, моль/л, |
71,9 |
|
1,266 |
|
с0 |
– начальная концентрация, моль/л, |
117,8 |
|
1,464 |
|
|
с0 |
= 0,65 моль/л. |
189,3 |
|
1,830 |
|
|
|
236,2 |
|
2,117 |
|
|
|
282,3 |
|
2,466 |
|
|
|
330,2 |
|
2,857 |
|
|
|
498,7 |
|
4,962 |
|
|
|
t, ч |
|
а |
|
|
|
0 |
|
2,33 |
|
|
|
3,1 |
|
2,08 |
|
|
|
5,3 |
|
1,91 |
14 |
N2O5 N2O4 + 0,5O2; |
8,8 |
|
1,67 |
|
а – концентрация N2O5, моль/л. |
14,5 |
|
1,36 |
||
|
|
|
20,0 |
|
1,11 |
|
|
|
31,3 |
|
0,72 |
|
|
|
38,6 |
|
0,55 |
|
|
|
52,4 |
|
0,34 |
|
C6H5SO2OC2H5 + + C6H11OH C2H5OC6H11 + |
|
|
х |
|
|
27 |
|
9,03 |
||
|
+ C6H5SO2OH; |
|
|||
15 |
44 |
|
14,30 |
||
х – молярная доля полученной кислоты |
|
||||
|
C6H5SO2OH, % |
90 |
|
24,07 |
|
|
125 |
|
28,92 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
а |
|
C2H5OH + HCOOH HCOOC2H5 + H2O; |
0 |
|
43,52 |
|
16 |
50 |
|
40,40 |
||
а – объем 0,1 н раствора Ва(ОН)2, израсходо- |
|
||||
100 |
|
37,75 |
|||
|
ванного на титрование 5 см3 пробы, см3 |
|
|||
|
|
|
160 |
|
35,10 |
|
|
|
220 |
|
31,09 |
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
0 |
|
2,50 |
17 |
2H2O2 2H2O + O2; |
10 |
|
0,90 |
|
с – концентрация H2O2, моль/л |
20 |
|
0,32 |
||
|
|
|
30 |
|
0,12 |
|
|
|
40 |
|
0,04 |
21
Продолжение табл. 4
1 |
2 |
3 |
|
18 |
2NCl3 (ж) N2(г) + 3Cl2(г); |
4 |
|
а – объем N2, см3; |
6 |
||
|
Cl2 поглощается |
22 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
70 |
|
|
|
110 |
|
|
Rn Po + He; |
140 |
|
19 |
165 |
||
а – объем газа Rn, м3 |
|||
|
|
200 |
|
|
|
250 |
|
|
|
360 |
|
|
|
450 |
|
|
|
600 |
|
|
CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH; |
0 |
|
20 |
а – объем 0,01 н раствора HCl, израсходованно- |
4,9 |
|
|
го на титрование 10 см3 пробы, см3 |
10,4 |
|
|
|
28,2 |
|
|
|
0 |
|
21 |
C2H4O(г) CH4(г) + CO(г); |
4 |
|
Р – общее давление системы, кПа; |
7 |
||
|
V = const |
9 |
|
|
|
12 |
|
|
|
18 |
|
|
2NH3(г) N2(г) + 3H2(г); |
1,7 |
|
|
3,3 |
||
22 |
Р – повышение давления системы, Па; |
||
6,7 |
|||
|
Р0 – начальное давление, мм. рт. ст., |
10,0 |
|
|
Р0 = 200 мм. рт. ст. |
||
|
13,3 |
||
|
|
16,7 |
|
|
|
6 |
|
|
|
9 |
|
|
|
12 |
|
|
C6H5N2Cl C6H5Cl + N2; |
14 |
|
23 |
18 |
||
а – объем выделившегося N2, см3 |
|||
|
|
22 |
|
|
|
24 |
|
|
|
26 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
4
а
10
13
26
28,5
а
0,102
0,062
0,044
0,033
0,025
0,019
0,016
0,007
0,003
0,002
а
61,95
50,59
42,40
29,35
P
15,5
16,3
16,8
17,2
17,8
18,8
P
1466,3
2945,9
5865,2
8837,8
11717,0
14663,0
а
19,3
26,0
32,6
36,0
41,3
45,0
46,5
48,3
50,4
58,3
22
|
Окончание |
табл. 4 |
||
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
|
3,9 |
|
с |
|
|
|
15 |
|
|
C5H5N + C2H5I C7H10N+ + I–; |
7,8 |
|
26 |
24 |
с – концентрация I–, ммоль/л; с0 – начальная |
12,0 |
|
35 |
|
концентрация C2H5I, ммоль/л, с0 = 100 ммоль/л |
17,3 |
|
44 |
|
24,0 |
|
52 |
|
|
|
32,0 |
|
59 |
|
|
39,5 |
|
64 |
|
|
0 |
|
Р |
|
|
|
84,2 |
|
|
|
10,1 |
|
78,9 |
25 |
2C4H6(г) C8H12(г); |
20,8 |
|
74,2 |
Р – общее давление системы, кПа; |
29,2 |
|
71,4 |
|
|
V = const |
49,5 |
|
66,4 |
|
|
60,9 |
|
64,4 |
|
|
90,0 |
|
60,4 |
|
|
119,0 |
|
57,7 |
Задание 2.2. Определение энергии активации и других кинетических констант химических реакций
Используя значения констант скорости k1 и k 2 реакции при двух различных температурах T1 и T2 (табл. 5), вычислите:
1)энергию активации реакции;
2)константу скорости при температуре Т3;
3)степень превращения исходного вещества к моменту времени t, (с0 – начальная концентрация);
4)температурный коэффициент скорости реакции; проверьте применимость правила Вант-Гоффа.
Порядок реакции считайте равным молекулярности. Размерности констант скорости для реакций первого, второго и третьего порядков соответственно имеют следующие размерности: мин–1; мин–1 (кмоль/м3)–1; мин–1 (кмоль/м3)–2.
23
24
Таблица 5
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
Реакция |
Т1, К |
k1 |
Т2, К |
k2 |
Т3, К |
t, мин |
с0, |
|
варианта |
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль/м3 |
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
2NO2 2NO + O2 |
|
600 |
1,4 |
640 |
6,8 |
700 |
20 |
0,1 |
||||||||
2 |
Cu + (NH4)2S2O8 CuSO4 + (NH4)2SO4 |
293,2 |
0,0096 |
333,2 |
0,0400 |
313,2 |
60 |
0,05 |
|||||||||
3 |
C2H5I + NaOH C2H5OH + NaI |
288,8 |
0,00005 |
363,6 |
0,119 |
305,0 |
30 |
0,8 |
|||||||||
4 |
C6H5COH + C6H5COH C6H5CHOHCOC6H5 |
313,0 |
0,026 |
333,0 |
0,089 |
322,9 |
10 |
1,3 |
|||||||||
5 |
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 |
298,2 |
0,765 |
328,2 |
35,5 |
313,2 |
15 |
1,85 |
|||||||||
6 |
2NO + Br2 2NOBr |
265,2 |
0,00212 |
288,0 |
0,00268 |
273,7 |
18 |
2,0 |
|||||||||
7 |
H2 + Br2 2HBr |
|
574,5 |
0,0856 |
497,2 |
0,00036 |
483,2 |
60 |
0,03 |
||||||||
8 |
H2 + Br2 2HBr |
|
550,7 |
0,0159 |
524,6 |
0,0026 |
568,2 |
10 |
0,1 |
||||||||
9 |
H2 + I2 2HI |
|
|
599,0 |
0,00146 |
672,0 |
0,0568 |
648,2 |
28 |
2,83 |
|||||||
10 |
H2 + I2 2HI |
|
|
683,0 |
0,0659 |
716,0 |
0,375 |
693,2 |
27 |
1,83 |
|||||||
11 |
2HI H |
+ I |
2 |
|
|
456,2 |
9,42 10–6 |
700,0 |
3,10 10–3 |
923,2 |
17 |
2,38 |
|||||
12 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2HI H |
+ I |
2 |
|
|
628,4 |
8,09 10–5 |
780,4 |
0,1059 |
976,2 |
18 |
1,87 |
||||||
13 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2NO N2 + O2 |
|
1525,2 |
47059 |
1251,4 |
1073 |
1423,2 |
45 |
2,83 |
|||||||||
14 |
2N2O 2N2 + O2 |
|
986,0 |
6,72 |
1165,0 |
977,0 |
1053,2 |
65 |
1,75 |
||||||||
15 |
N |
O |
N O |
|
+ 0,5O |
298,2 |
2,03 10–3 |
288,2 |
0,475 10–3 |
338,2 |
32 |
0,93 |
|||||
|
2 |
5 |
|
|
|
2 |
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
PH3 P + 1,5H2 |
|
953,2 |
0,0183 |
918,2 |
0,0038 |
988,2 |
80 |
0,87 |
||||||||
17 |
SO Cl |
2 |
SO |
+ Cl |
2 |
552,2 |
0,609 10–4 |
593,2 |
0,132 10–2 |
688,2 |
35 |
2,5 |
|||||
18 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
CO + H2O CO2 + H2 |
288,2 |
0,00031 |
313,2 |
0,00815 |
303,2 |
89 |
3,85 |
||||||||||
19 |
COCl |
2 |
CO + Cl |
|
655,0 |
0,53 10–2 |
745,0 |
67,6 10–2 |
698,2 |
104,5 |
0,8 |
||||||
20 |
2CH O + NaOH HCOОNa + CH OH |
323,2 |
5,5 10–3 |
358,2 |
294,0 10–3 |
368,2 |
10 |
0,5 |
|||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24
Окончание табл. 5
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
21 |
C2H5ONa + CH3I C2H5OCH3 + NaI |
|
273,3 |
0,0336 |
303,2 |
2,125 |
288,2 |
10 |
0,87 |
|||||
22 |
CH2OHCH2Cl + KOH CH2OHCH2OH + KCl |
297,7 |
0,68 |
316,8 |
5,23 |
303,2 |
18 |
0,96 |
||||||
23 |
CH ClCOOH + H O CH OHCOOH + HCl |
353,2 |
0,222 10–4 |
403,2 |
0,237 10–2 |
423,2 |
26 |
0,50 |
||||||
|
2 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
KClO3 |
+ 6FeSO4 + 3H2SO4 |
KCl + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
+ 3Fe2(SO4)3 + 3H2O (р-япервогопорядка) |
283,2 |
1,00 |
305,2 |
7,15 |
383,2 |
35 |
1,67 |
||||||
25 |
CH3COОCH3 |
+ H2O CH3COОH + |
|
298,2 |
0,653 10–3 |
308,2 |
1,663 10–3 |
313,2 |
25 |
1,60 |
||||
26 |
+ CH3OH (в водн. р-ре с катал.) |
|
||||||||||||
CH COОCH + H O CH COОH + CH OH |
298,2 |
16,09 10–3 |
308,2 |
37,84 10–3 |
323,2 |
80 |
2,96 |
|||||||
27 |
3 |
|
3 |
2 |
3 |
3 |
|
2,056 10–5 |
|
109,4 10–5 |
|
|
|
|
CH COОC H + H O CH COОH + C H OH |
273,2 |
313,2 |
298,2 |
67 |
3,55 |
|||||||||
|
3 |
2 |
5 |
2 |
3 |
2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
28 |
2CH O + NaOH HCOОNa + CH OH |
323,2 |
5,5 10–3 |
358,2 |
294,0 10–3 |
338,2 |
5 |
0,5 |
||||||
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
(CH3)2SO4 + NaI CH3I + Na(CH3)SO4 |
273,2 |
0,029 |
298,2 |
1,04 |
285,8 |
100 |
3,89 |
||||||
30 |
C6H5CH2Br + C2H5OH C6H5CHOC2H5 + HBr |
298,2 |
1,44 |
338,2 |
2,01 |
318,2 |
90 |
2,67 |
25
25
Задание 2.3. Адсорбция на поверхности твердого тела
Исследована адсорбция газа (адсорбата) на адсорбенте при температуре Т. Величина адсорбции А рассчитана как отношение объема адсорбированного газа к массе адсорбента (см3/г). По зависимости величины адсорбции от давления газа Р (табл. 6):
1)постройте изотермы адсорбции А = f(P) и P/А = f(P);
2)опишите изотермы адсорбции с помощью уравнения Ленгмюра – определите величину адсорбции при максимальном
заполнении поверхности адсорбента (А∞) и константу адсорбционного равновесия (K) при данной температуре;
3)определите степень заполнения поверхности адсорбента при давлении Р1;
4)определите, при каком давлении степень заполнения поверхности адсорбента составит 0,5.
Таблица 6
Номер |
Т, К |
Адсорбент |
Адсорбат |
Р1, кПа |
Р, кПа |
А, см3/г |
варианта |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
1,62 |
0,31 |
|
|
|
|
|
5,30 |
0,99 |
1 |
273 |
Уголь |
N2 |
20 |
17,30 |
3,04 |
|
|
|
|
|
30,70 |
5,10 |
|
|
|
|
|
44,50 |
6,90 |
|
|
|
|
|
4,20 |
12,73 |
|
|
|
|
|
8,10 |
21,20 |
2 |
273 |
Уголь |
CO2 |
20 |
11,70 |
26,40 |
|
|
|
|
|
16,50 |
32,20 |
|
|
|
|
|
24,00 |
38,60 |
|
|
|
|
|
9,80 |
2,53 |
|
|
|
|
|
24,20 |
5,57 |
3 |
273 |
Уголь |
CO |
50 |
41,30 |
8,43 |
|
|
|
|
|
60,00 |
11,20 |
|
|
|
|
|
72,50 |
12,85 |
|
|
|
|
|
10,50 |
60,40 |
|
|
|
|
|
21,60 |
90,30 |
4 |
273 |
Уголь |
NH3 |
50 |
42,70 |
115,70 |
|
|
|
|
|
65,60 |
127,00 |
|
|
|
|
|
85,20 |
132,40 |
26
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 6 |
|||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
11,30 |
|
2,04 |
|
|
|
|
|
|
24,40 |
|
3,72 |
5 |
273 |
BaF2 |
CO |
|
50 |
44,50 |
|
5,30 |
|
|
|
|
|
|
61,00 |
|
6,34 |
|
|
|
|
|
|
82,50 |
|
7,30 |
|
|
|
|
|
|
27,60 |
|
0,447 |
|
|
|
|
|
|
43,40 |
|
0,698 |
6 |
273 |
Уголь |
H2 |
|
20 |
57,40 |
|
0,915 |
|
|
|
|
|
|
72,20 |
|
1,142 |
|
|
|
|
|
|
86,10 |
|
1,352 |
|
|
|
|
|
|
1,67 |
|
3,47 |
|
|
|
|
|
|
8,83 |
|
13,83 |
7 |
194,5 |
Уголь |
N2 |
|
27 |
20,00 |
|
23,00 |
|
|
|
|
|
|
36,30 |
|
27,94 |
|
|
|
|
|
|
52,00 |
|
33,43 |
|
|
|
|
|
|
25,60 |
|
15,20 |
|
|
|
|
|
|
36,70 |
|
19,10 |
8 |
194,5 |
Уголь |
CH4 |
|
50 |
47,80 |
|
22,30 |
|
|
|
|
|
|
60,50 |
|
25,30 |
|
|
|
|
|
|
77,00 |
|
28,40 |
|
|
|
|
|
|
4,00 |
|
15,80 |
|
|
|
|
|
|
5,34 |
|
19,05 |
9 |
194,5 |
Уголь |
CO |
|
7 |
9,65 |
|
27,70 |
|
|
|
|
|
|
16,65 |
|
34,10 |
|
|
|
|
|
|
19,80 |
|
38,95 |
|
|
|
|
|
|
3,22 |
|
5,09 |
|
|
|
|
|
|
7,25 |
|
10,02 |
10 |
194,5 |
Уголь |
Ar |
|
30 |
13,15 |
|
15,56 |
|
|
|
|
|
|
17,25 |
|
18,81 |
|
|
|
|
|
|
39,50 |
|
29,14 |
|
|
|
|
|
|
9,35 |
|
39,50 |
|
|
|
|
|
|
12,45 |
|
42,80 |
11 |
273 |
Уголь |
C2H4 |
|
50 |
22,50 |
|
49,90 |
|
|
|
|
|
|
42,60 |
|
56,50 |
|
|
|
|
|
|
82,50 |
|
64,50 |
|
|
|
|
|
|
2,00 |
|
10,40 |
|
|
|
|
|
|
4,27 |
|
20,80 |
12 |
293 |
Уголь |
C2H4 |
|
20 |
10,57 |
|
30,50 |
|
|
|
|
|
|
29,50 |
|
42,40 |
|
|
|
|
|
|
91,50 |
|
55,20 |
|
|
|
|
|
|
31,90 |
|
2,80 |
13 |
194,7 |
Уголь |
Ar |
|
200 |
130,50 |
|
8,62 |
|
|
|
|
|
|
290,00 |
|
13,44 |
27
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 6 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
5,18 |
|
0,99 |
|
|
|
|
|
|
16,00 |
|
3,04 |
14 |
273 |
Уголь |
N2 |
|
60 |
33,00 |
|
5,08 |
|
|
|
|
|
|
45,30 |
|
7,04 |
|
|
|
|
|
|
74,20 |
|
10,31 |
|
|
|
|
|
|
3,53 |
|
3,17 |
|
|
|
|
|
|
4,65 |
|
3,70 |
15 |
233 |
BaF2 |
NO2 |
|
10 |
6,70 |
|
4,40 |
|
|
|
|
|
|
8,55 |
|
5,09 |
|
|
|
|
|
|
12,50 |
|
6,14 |
|
|
|
|
|
|
17,30 |
|
6,70 |
|
|
|
|
|
|
18,60 |
|
7,35 |
16 |
233 |
BaF2 |
NO2 |
|
25 |
30,30 |
|
8,48 |
|
|
|
|
|
|
35,30 |
|
9,07 |
|
|
|
|
|
|
47,30 |
|
9,92 |
|
|
|
|
|
|
7,51 |
|
1,81 |
|
|
|
|
|
|
11,15 |
|
2,40 |
17 |
273 |
BaF2 |
NO2 |
|
15 |
17,30 |
|
3,01 |
|
|
|
|
|
|
23,90 |
|
3,73 |
|
|
|
|
|
|
33,90 |
|
4,24 |
|
|
|
|
|
|
44,00 |
|
5,30 |
|
|
|
|
|
|
53,00 |
|
5,86 |
18 |
273 |
BaF2 |
NO2 |
|
70 |
59,00 |
|
6,16 |
|
|
|
|
|
|
60,70 |
|
6,34 |
|
|
|
|
|
|
82,00 |
|
7,30 |
|
|
|
|
|
|
3,53 |
|
3,17 |
|
|
|
|
|
|
6,70 |
|
4,40 |
19 |
233 |
BaF2 |
NO2 |
|
20 |
12,50 |
|
6,14 |
|
|
|
|
|
|
30,30 |
|
8,48 |
|
|
|
|
|
|
47,30 |
|
9,92 |
|
|
|
|
|
|
4,65 |
|
3,70 |
|
|
|
|
|
|
8,55 |
|
5,09 |
20 |
233 |
BaF2 |
NO2 |
|
25 |
17,30 |
|
6,70 |
|
|
|
|
|
|
18,60 |
|
7,35 |
|
|
|
|
|
|
35,30 |
|
9,07 |
|
|
|
|
|
|
7,51 |
|
1,81 |
|
|
|
|
|
|
17,30 |
|
3,01 |
21 |
273 |
BaF2 |
NO2 |
|
50 |
33,90 |
|
4,24 |
|
|
|
|
|
|
53,00 |
|
5,86 |
|
|
|
|
|
|
60,70 |
|
6,34 |
|
|
|
|
|
|
11,15 |
|
2,40 |
|
|
|
|
|
|
23,90 |
|
3,73 |
22 |
273 |
BaF2 |
NO2 |
|
60 |
44,00 |
|
5,30 |
|
|
|
|
|
|
59,00 |
|
6,16 |
|
|
|
|
|
|
82,00 |
|
7,30 |
28
|
|
|
|
Окончание |
табл. 6 |
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
1,62 |
|
0,31 |
|
|
|
|
|
5,30 |
|
0,99 |
23 |
273 |
Уголь |
N2 |
20 |
17,30 |
|
3,04 |
|
|
|
|
|
30,70 |
|
5,10 |
|
|
|
|
|
44,50 |
|
6,90 |
|
|
|
|
|
9,80 |
|
2,53 |
|
|
|
|
|
24,20 |
|
5,57 |
24 |
273 |
Уголь |
CO |
50 |
41,30 |
|
8,43 |
|
|
|
|
|
60,00 |
|
11,20 |
|
|
|
|
|
72,50 |
|
12,85 |
|
|
|
|
|
4,20 |
|
12,73 |
|
|
|
|
|
8,10 |
|
21,20 |
25 |
273 |
Уголь |
CO2 |
20 |
11,70 |
|
26,40 |
|
|
|
|
|
16,50 |
|
32,20 |
|
|
|
|
|
24,00 |
|
38,60 |
Пример 2.1. Определите порядок реакции
CH3Br + H2O CH3OH + HBr
и вычислите среднее значение константы скорости, пользуясь следующими экспериментальными данными:
t, ч |
4,8 |
8,3 |
15,0 |
23,3 |
33,3 |
50,0 |
|
сСН3OН, ммоль/л |
12,0 |
18,7 |
28,9 |
37,9 |
45,0 |
51,6 |
57,2 |
Решение. Обозначим убыль концентрации CH3Br к текущему моменту времени через х (ммоль/л). В соответствии с уравнением реакции величина х равна концентрации полученного CH3OH. Тогда к моменту времени t концентрацию сСН3Br рассчитаем по уравнению сСН3Br = с0 – x, где с0 – исходная концентрация CH3Br. Величина с0 соответствует полному превращению CH3Br в CH3OH (с0 = с ).
Получим следующие результаты:
t, ч |
0 |
4,8 |
8,3 |
15,0 |
23,3 |
33,3 |
50,0 |
сСН3Br, ммоль/л |
57,2 |
45,2 |
38,5 |
28,3 |
19,3 |
12,2 |
5,6 |
Для определения порядка реакции используем метод подстановки. Метод подстановки заключается в определении, какое уравнение кинетики реакции (первого, второго или третьего порядка) при подстановке в него экспериментальных данных дает при реше-
29
нии близкие значения констант скорости реакции. Именно это уравнение и определяет порядок исследуемой реакции.
Эти уравнения имеют вид:
– для реакции первого порядка k |
1ln с0 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
t |
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
– для реакции второго порядка k2 |
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
t |
с |
с0 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
– для реакции третьего порядка k3 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
, |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2t |
|
2 |
|
|
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
с |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
где с0 – начальная концентрация исходных веществ; с – концентрация исходных веществ к данному моменту времени t.
Подставим экспериментальные данные в уравнения для расчета констант скоростей реакции:
t, ч |
4,8 |
8,3 |
15,0 |
23,3 |
33,3 |
50,0 |
k1, ч–1 |
0,0491 |
0,0477 |
0,0469 |
0,0466 |
0,0464 |
0,0465 |
k2, л ч–1 моль–1 |
0,967 |
1,020 |
1,180 |
1,470 |
1,940 |
3,220 |
k3 103, л2 ч–1 моль–2 |
0,0191 |
0,0222 |
0,0314 |
0,0510 |
0,0963 |
0,3158 |
Наиболее близкие значения констант скоростей получены для первого уравнения. Следовательно, рассматриваемая реакция имеет первый порядок.
Подсчитав их среднее значение, получим kcp = 0,0472 ч–1.
Пример 2.2. Определите графическим способом порядок реакции разложения N2O5 при температуре 298 К (V = const). В течение реакции N2O5(г) N2O4(г) + 0,5O2(г) общее давление изменялось следующим образом:
t, ч |
0,33 |
0,50 |
0,67 |
0,83 |
1,67 |
2,33 |
Р, Па |
44 665,5 |
45 925,0 |
47 078,0 |
48 144,4 |
52 476,3 |
54 862,2 |
Начальное давление в системе P0 = 41 080 Па.
Решение. Концентрации исходного вещества можно заменить его парциальными давлениями, так как давление газа пропорционально его концентрации при Т = const.
30