Химическая кинетика и катализ

1. Пероксид водорода в водном растворе разлагается по уравнению: 2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂. Кинетику этой реакции исследовали титрованием проб одинакового объема раствором КМnO₄. Определите порядок реакции всеми возможными способами и вычислите значения константы скорости этой реакции, пользуясь приведенными данными:

t, мин, от начала опыта
V(0,0015 КМnO4) израсходованного на титрование 2 см3 пробы	23,6	18,1	14,8	14,8	9,4	5,8	3,7

2. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры на 100°С, если температурный коэффициент скорости равен 3?

3. Определите порядок реакции А (г) = В (г) + С (г) по изучению давления в ходе реакции. Вычислите среднее значение константы скорости (V=const, T=298 K).

t, мин		6,5	13,0	19,9
P×10-3, Па	41,6	54,5	63,7	74,2

4. Бимолекулярная реакция, для которой С_А=С_В, протекает за 10 минут на 25%. Сколько потребуется времени, чтобы реакция прошла на 50% при той же температуре.

5. Рассчитайте константу скорости (с/моль×л, л/моль×с, л/моль×мин), если скорость реакции второго порядка 4,5×10^-7 моль/см³×с при концентрации одного реагента 1,5×10^-3 моль/л и другого 2,5×10^-3 моль/л.

6. Скорость реакции при увеличении температуры на 35°С увеличилась в 7,3 раза. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

7. Скорость реакции при температуре 100°С равна 0,375, а при температуре 125°С – 0,467 с^-1. Определите температурный коэффициент реакции.

8. В результате реакции формальдегида с пероксидом водорода образуется муравьиная кислота и вода (реакция второго порядка): НСОН + Н₂О₂ = НСООН + Н₂О. Если смешать равные объемы молярных растворов пероксида водорода и формальдегида, то через 2 часа при 333,2 К концентрация НСОН становится равной 0,215 моль/л. Вычислите константу скорости реакции и определите через сколько времени прореагирует 90% исходных веществ. Сколько времени потребуется, чтобы реакция дошла до той же глубины, если исходные растворы Н₂О₂ и НСОН разбавить в 10 раз, а затем смешать.

9. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. При какой температуре следует проводить реакцию, если нужно скорость реакции, проводимой при температуре 80°С, увеличить в 2,5 раза?

10. Исследовали кинетику каталитического распада аммиака на простые вещества при 1373 К. Время, необходимое для разложения половины всего количества аммиака (причем вначале азот и водород отсутствуют), зависит от начального давления аммиака следующим образом:

P0×мм.рт.ст.
Т1/2, мин	7,6	3,7	1,7

Определите порядок реакции, константу реакции.

11. Вычислите на сколько градусов необходимо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 50 раз, если температурный коэффициент скорости равен 3?

12. Определите порядок реакции 2СО = СО₂ + С при 583,2 К, если давление за 30 минут уменьшается с 1,049×10⁵ Па до 0,924×10⁵ Па, а затем за тот же промежуток времени до 0,714×10⁵ Па (V=const).

13. Температурный коэффициент скорости реакции разложения НI равен 2,5. Вычислите константу скорости этой реакции при 374°С, если при 365°С она равна 0,0000809.

14. При 583,3 К газообразный гидрид мышьяка разлагается с образованием твердого мышьяка и газообразного водорода. Во время реакции давление изменялось следующим образом (давление паров мышьяка во внимание не принимается):

t, ч		5,5	6,5	8,0
P×10-5, Па	0,978	1,074	1,091	1,114

Определите порядок реакции разложения AsH₃ (г) и вычислите константу скорости (объем системы постоянный).

15. В некоторой реакции при изменении начальной концентрации от 0,502 до 1,007 моль/л период полураспада уменьшается от 51 до 26 с. Вычислите порядок реакции и константу скорости.

16. Вычислите, при какой температуре реакция закончится за 20 минут, если при температуре 20°С на это требуется 3 часа. Температурный коэффициент скорости принять равным 3.

17. Как изменится скорость реакции взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой, если реагирующую смесь разбавить в 3 раза?

18. Вычислите энергию активации и найдите константу скорости реакции СОСl₂ = CO + Cl₂, при температуре 425°С, если константы скорости реакции при 382 и 472°С соответственно равны 0,5×10^-2 и 68×10^-2.

19. Фенилдиазохлорид разлагается по уравнению: С₆Н₅N₂Cl = C₆H₅Cl + N₂ при 323 К, и начальной концентрации 10 г/л были получены следующие результаты:

t, мин										¥
N2, V, см3	19,3	26,0	32,6	36,0	41,3	45,0	46,5	48,3	50,4	58,3

Обработайте приведенные данные и определите порядок и среднюю константу скорости реакции.

20. Превращение роданида аммония в тиомочевину – обратимая мономолекулярная реакция. Рассчитайте константу скорости прямой и обратной реакции при 425 К, используя следующие данные:

t, мин						¥
% NH4SCN	2,0	6,9	10,4	12,3	13,6	23,3

21. Определите порядок реакции разложения окиси этилена и вычислите среднюю константу скорости (V=const), если при 687,7 К общее давление реакционной смеси изменяется со временем следующим образом:

t, мин
Р∙10-5, Па	0,155	0,163	0,168	0,172	0,178	0,188

РАЗДЕЛ 7

ДИСПЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

1. На пакетах молока указано, что содержание жира составляет 3,2%. Определить объем дисперсной фазы в упаковке вместимостью 1 литр и численную концентрацию дисперсной фазы, если диаметр жировых капель равен 85 мкм. Чему равна численная концентрация в расчете на 1 м³.

2. Оцените размер частиц SrSO₄, зная, что их растворимость на 3 масс.% больше растворимости крупных кристаллов. Межфазное натяжение при 298 К примите равным 85 мДж/м2, плотность SrSO₄ 3,96 г/см³.

3.Суспензия кварца содержит сферические частицы, причем 30% объема приходится на частицы, имеющие радиус 10^{-5 м, а объем остальных частиц – 5 10-5 м. Какова удельная поверхность кварца?}

4. Поток света с длиной волны 528 нм, проходя через эмульсию СCl₄ в воде толщиной слоя l = 5 см, ослабляется в результате светорассеяния в 2 раза. Рассчитайте радиус частиц дисперсной фазы, если ее объемное содержание C_v= 0,8%, показатель преломления CCl₄ n = 1,460, воды n = 1,333. Свет рассеивается в соответствии с уравнением Рэлея и ослабляется по закону Бугера-Ламберта-Бера.

5. Аэрозоль ртути сконденсировался в виде большой капли объемом 3,5 см³. Определите, на сколько уменьшилось поверхностная энергия ртути, если дисперсность аэрозоля составляла 10 мкм^-1. Поверхностное натяжение ртути примите равным 0,475 Дж/м².

6. Золь сернистого бария получен смешением равных объемов растворов Ba(NO₃)₂ и H₂SO₄. Написать формулу мицеллы. Одинаковы ли исходные концентрации растворов, если частицы золя перемещаются к аноду?

7. Золь Fe(OH)₃ получен методом гидролиза FeCl₃. Напишите формулу мицеллы, если считать, что стабилизатором золя является раствор оксихлорида железа.

8. Написать формулу мицеллы AgI, если в качестве стабилизатора взят нитрат серебра. Каков знак заряда коллоидных частиц?

9. Гидрозоль сернистой ртути получен пропусканием H₂S через водный раствор оксида ртути. Написать уравнение реакции образования золя и формулу мицеллы, если стабилизатором является H₂S. Каков знак заряда коллоидных частиц?

10. Заряд частицы гидрозоля SiO₂ возникает в результате диссоциации кремниевой кислоты, образующейся на поверхности коллоидных частиц при взаимодействии поверхностных молекул SiO₂ с водой. Написать формулу мицеллы золя.

РАЗДЕЛ 8