Расчет константы скорости химических реакций.

Цель работы: научится определять кинетические характеристики различных реакций.

Вопросы для подготовки к занятию:

- понятие константы скорости химической реакции

- кинетическая классификация химических реакций

- дифференциальные и интегральные уравнения для константы скорости реакции 1 и 2 порядка

- период полураспада

Ход работы

I. Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы

1. Реакции первого порядка (Схема реакции: А …)

k₁ (1)

(2)

где:

k₁- константа скорости реакции первого порядка, 1/с

-время реакции, с

С_О, С - начальные и конечные концентрации реагирующих веществ, моль/л

- период полураспада, с

2. Реакции второго порядка (Схемы реакции: 2А →… или А + В → …)

k₂₌ (3)

= (4)

где:

k_2-const скорости реакции второго порядка, л/моль•с

! Данные формулы можно применять, если количества исходных веществ одинаковы.

 

II. Практическая часть.

II.1 Примеры решения задач

 

1. Реакция разложения диоксида углерода первого порядка. Найти константу скорости реакции и период полураспада, если за 20 минут разлагается 90% исходного количества диоксида углерода.

 

Дано: СИ Решение:

=20 мин. 1200с 1)Найти конечную концентрацию реагирующих веществ: С -?

∆С=90%С₀ С_О - 100%

С - (100%-∆С)=10%

Найти: С = = 0,1 С_О

k_1, -? 2)Найти константу скорости реакции по соответствующей

формуле (для реакции 1 или 2 порядка): k₁-?

 

 

k₁

_{1 = ==}1, 92•10^-3• 10^-3 • •10^-3(1/c)

3)Найти период полураспада по соответствующей формуле (для реакции 1 или 2 порядка): -?

= =359(с) 6(мин)

Ответ: ₁₌ •10^-3(1/c); =6(мин)

 

2. Реакция гидратация этилена второго порядка. Исходные вещества взяты в равных количествах с начальной концентрацией равной 0,4 моль/л. Найти константу скорости реакции и период полураспада, если за 30 минут реагирует 80% исходного этилена.

Дано СИ Решение

С_О=0,4 моль/л 1) Найти конечную концентрацию реагирующих веществ: С -

= 30 мин 1800с С_О-100%

∆С=80% С_О С -20%

Найти: С = =0,2•0,4=0,008 моль/л

k_2; -? 2)Найти скорости реакции по соответствующей формуле (для реакции 1 или 2 порядка): k₂-?

k₂₌

k₂₌ = 0,056л/моль•с

3)Найти период полураспада по соответствующей формуле (для реакции 1 или 2 порядка):

-?

= = = 446(с)

 

Ответ: = 446(с); k₂=0,056 л/моль•с

 

3. Реакция дегидрирование бутана первого порядка. Найти константу скорости реакции, если за 50 минут реагирует 50% исходного вещества. Найти время, за которое реагирует 80% бутана.

Дано: СИ Решение:

=50 мин. 3000с 1)Найти константу скорости реакции по периоду полураспада,

∆С=80% С_О используя необходимую формулу (для реакции 1 или 2

Найти: порядка): k₁-?

_1; -?

 

k₁= (1/с)

2)Найти конечные концентрации реагирующих веществ: С -?

С_О - 100%

С - 20%

С = = 0,2 С_О

3)Найти время реакции по соответствующей формуле (для 1 или 2 порядка): -?

k₁

(с)

Ответ: =7000(с); k₁== (1/с)

 

II.2 Примеры для самостоятельной работы:

1. Разложение этана реакция первого порядка. Найти константу скорости реакции и период полураспада, если за 40 минут реагирует 80% этана.

2. Реакция окисления эфира второго порядка. Начальная концентрации исходных веществ равны и составляют 0,005 моль/л. Найти константы скорости реакции, если за 30 минут реагирует 50% исходного эфира. Какое время необходимо для распада 90% эфира?

3. Окисление эфира – реакция второго порядка. Концентрации исходных веществ равны и в начале реакции составляли 0,025моль/л. Константа скорости реакции составляет 2,36. Найти за какое время прореагирует 50% и 80% эфира.

4. *.Найти константу скорости реакции и период полураспада для реакции разложения бромэтана на этилен и бромоводород при 200 С⁰. Найти начальную скорость реакции, если исходная концентрация бромэтана равна 2моль/л. Для решения используйте данные Приложения, Таблица 6.

 

Оформление отчета:

Отчет должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Основные расчетные формулы (1-4).

3. Примеры расчетных задач (1-3).

4. Выполненное задание для самостоятельной работы (задачи со знаком *выполняются по желанию на дополнительную оценку).

 

Практическое занятие №12