Расчет кинетических характеристик химической реакции

Способы выражения состава растворов

Вариант № 18

Вычислить массовую С_m, молярную С(А), моляльную m концентрации вещества и его мольную долю X, % в водном растворе с массовой долей ω, % и плотностью ρ

Вещество(A) ω, % ρ, г/см³

CdSO₄ 1,291

Пусть Vр-ра = 1000 мл, тогда:

m_р-ра(CdSO₄) = ρ·V = 1,291 г/см³·1000 мл = 1291 г.

m_р.в(CdSO₄) = ω· m_р-ра = 0,25·1291 = 322,75 г

1) Рассчитаем массовую С_m:

С_CdSO₄ = = = 322,75 г/л

2) Рассчитаем молярную С(А):

С(CdSO₄) = =

3) Рассчитаем моляльную m:

m = = = 1,6 моль/кг

4) Рассчитаем мольную доли X, %:

N = = = 0,028 или 2,8%

Коллигативные (общие) свойства растворов

№ варианта	Задание
	Эбуллиоскопическая постоянная для воды равна 0,512 К·кг/моль. При какой температуре кипит 5%-ный раствор тростникового сахара С₁₂H₂₂O₁₁в воде.

K_k - эбуллиоскопическая постоянная

_кип = K_k · m

Пусть m_р-ра = 100 г.

m = = = 0,154

_кип= 0,512 · 0,154 = 0,0788

Т_к(р-р) = _кип+ Т_к(р-ль)= 100 + 0,0788 = 100,0788 ⁰С

Свойства растворов слабых электролитов

Рассчитать pH и удельную электропроводность раствора слабой кислоты при 298 К.

№ варианта	Кислота	Концентрация, моль/л
	муравьиная	0,1

1) Рассчитаем степень диссоциации слабого электролита на основании выражения для закона разведения Оствальда.

К_д = 1,772·10^-4 – константа электролитической диссоциации муравьиной кислоты.

α = = 0,0421

2) Рассчитаем концентрацию ионов водорода и pH раствора:

С(H⁺) = α = 0,0421· 0,1 = 0,00421 или 4,21· 10^-3 моль/л

pH = - lgC(H⁺) = -lg4,21· 10^-3 = 2,376

3) Рассчитаем удельную электропроводность по закону Кольрауша:

= ⁺ + ^- = ^H+ + ^HCOO-

= ^H+ + ^HCOO- = 349,8·10^-4 + 54,6·10^-4 = 404,4·10^-4 Oм^-1м²моль^-1

χ = С · _с

_с = α · = 0,0421·404,4·10^-4 =17,03·10^-4Oм^-1м²моль^-1– молярная электропроводность раствора.

χ = С · _с = 0,1 моль/л · 1000моль/м³· 17,03·10^-4 = 17,03·10^-2 Oм^-1м^-1

Расчёт кинетических характеристик химической реакции

Рассчитать: 1) энергию активации реакции Е_а; 2) константу скорости реакции k₃ при температуре T₃; 3) Температурный коэффициент скорости реакции γ; 4) период полураспада τ_1/2 при температуре T₁; 5) израсходованное количество вещества за время τ при температуре T₁; 6) Построить графическую зависимость lnk = f(1/T) на миллиметровой бумаге и найти по графику значения энергии активации и предэкспоненциального множителя А.

№ вар	Реакция	T₁,K	k₁	T₂,K	k₂	T₃,K	τ, мин	С_о, М
	2NO₂ N₂ + 2O₂	986,0	6,72	1165,0	977,0	1053,2		1,75

1) Рассчитаем энергию активации реакции Е_а:

Согласно уравнению, реакция имеет второй порядок. Размерность k - л·моль^-1·мин^-1

E_a = R·ln · () = 8,314 · ln ) = 8,314 · (-4,979) · (-6417,26) = 265645,1 Дж/моль

E_a = 265,6 кДж/моль

2) Рассчитаем константу скорости реакции k₃ при температуре T₃:

ln = · = · 31951,5 · (-0,00006471) = -2,068

= e ^-2,068 = 0,126

= 6,72/0,126 = 53,33 л·моль^-1·мин^-1

3) Рассчитать температурный коэффициент скорости реакции γ:

lnγ = = = 0,278

γ = e^0,278 = 1,32

Проверка

γ = = = 1,32

4) Рассчитаем период полураспада τ_1/2 при температуре T_1:

τ _½ = = = 0,08503

5) Рассчитаем израсходованное количество вещества за время τ при температуре T₁:

kτ = -

= k₁τ + = 6,72·65 + = 436,813

С = = 0,0023 моль/л

За 65 минут при температуре T₁ = 986,0 K прореагировало 1,75 – 0,0023 = 1,7477 моль

6) Построить графическую зависимость lnk = f(1/T):

lnk₁	lnk₂	lnk₃
1,90	6,88	3,98
1/T	1/T	1/T
1,01·10^-3	0,86·10^-3	0,95·10^-3

a = 4,975

b = 0,15·10^-3

tgα = = = 33166,67

tgα = - tgɵ = 33166,67

-E_a = tgɵ · R = -33166,67 · 8,314 = -275748

E_a= 275748 Дж/моль

lnA = 4,975

A = e^4,975 = 144,75 – предэкспоненциальный множитель

Расчет кинетических характеристик химической реакции

№ вар.	1. Реакция 2А продукты за 60 мин при 20 ⁰С прошла на 40% а при 50⁰С – на 90%. С₀ = 0,25 моль/л. Вычислите константы скорости и энергию активации реакции. Реакция 2-го порядка.
	2. При повышении температуры на 20 ⁰С скорость процесса увеличилась в 9 раз. Вычислить температурный коэффициент химической реакции.