kinetik_kontrol1


Вариант № 1
1. Активность изотопа Po уменьшается за 14 дней на 6,85 %. Определите константу скорости распада, период полураспада и время, в течение которого распадется 90 % исходного количества изотопа.
2. В реакции 2-го порядка А+ВD начальные концентрации веществ А и В равны, соответственно, 2,0 моль/л и 3,0 моль/л. Скорость реакции равна 1,210-3 моль/(лс) при [А]= 1,5 моль/л. Рассчитайте константу скорости и скорость реакции при [В]=1,5 моль/л.
3. Восстановление оксида азота (II) протекает по уравнению:
2NO+2H2→N2+2H2O.
Определите порядок этой реакции, пользуясь зависимостью между временем расхода половины исходного вещества и начальной концентрацией, на основании следующих опытных данных.
Рнач, мм. рт. ст. 340.5 288
t12102 140
4. Реакция омыления метилацетата при 298 К описывается уравнением:
CH3COOCH3 + NaOH = CH3COONa + CH3OH.
Для этой реакции получены следующие кинетические данные:
Время, мин 3 5 7 10 15 25
СNaOH, ммоль/л 7,40 6,34 5,50 4,64 3,63 2,54
Исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,01 моль/л. Определите порядок реакции и константу скорости.
5. Реакция первого порядка при температуре 70 0С завершается на 40% за 60 мин. При какой температуре реакция завершается на 80% за 120 мин, если энергия активации равна 60 кДж/моль?
6. Константа скорости омыления этилацетата едким натром при 9,4С равна 2,37 л⋅моль-1⋅мин-1, а при 14,4С равна 3,204 л⋅моль-1⋅мин-1.
Определите энергию активации этой реакции и найдите значение константы скорости при 45С.
7. Для обратимой реакции первого порядка Кравн=8, а k1=0,4 с-1. Вычислите время, при котором концентрации веществ А и В станут равными, если начальная концентрация вещества В равна 0.
8. Один из методов оценки возраста биологических объектов основан на измерении содержания в них оптических изомеров аминокислот. В живых организмах отношение концентраций D- и L-изомеров постоянно: [D]0[L]0=a. В мертвых организмах происходит рацемизация:
Lk↔kDЧему равен возраст биологического объекта, в котором [D][L]=b? Решите задачу в общем виде и для образца, содержащего аспарагиновую кислоту (k = 1.48⋅10-5 лет-1, a = 0.07, b = 0.27).
9. В одной из теорий мономолекулярных реакций предложен следующий механизм активации молекул (схема Линдемана):
активация: A + A A* + A (k1),
дезактивация: A + A* A + A (k–1),
распад: A* продукты (k2).
Используя метод квазистационарных концентраций, выведите уравненние для скорости мономолекулярной реакции и определите порядок реакции при больших и малых концентрациях [A].
10. Представьте соотношение k=k2Kbh01+Kbh0 между k и h0 в линейной форме, позволяющей определить параметры k2 и Kb с помощью линейной регрессии.
Вариант № 2
1. Превращение перекиси бензоила в диэтиловый эфир (реакция 1-го порядка) при 333 К прошло за 10 минут на 75,2%. Вычислите константу скорости этой реакции и определите время полупревращения.
2. Установлено, что реакция 2-го порядка (один реагент) завершается на 75% за 92 мин при исходной концентрации реагента 0,24 М. Какое время потребуется, чтобы при тех же условиях концентрация реагента достигла 0,16 М?
3. Найти порядок реакции: 2CO→CO2+C при 310С, если в одном случае давление за 30 минут уменьшилось с 786,8 до 693 мм. рт. ст., а в другом случае за тот же промежуток времени с 535,3 до 468,1 мм. рт. ст.
4. Пользуясь зависимостью между временем полураспада и начальным давлением, определите порядок реакции конверсии пара-водорода в орто-водород при температуре 923 К.
P0, мм.рт.ст50 100 200 400
t12648 450 318 222
5. Константа скорости реакции третьего порядка, протекающей по уравнению: 2NO+O2→2NO2 при 0С равна 3,63·10-3, а при 86С равна1,12·10-3 л2⋅моль-2⋅мин-1.
Вычислите энергию активации этой реакции и константу скорости при 50С.
6. Для реакции разложения йодистого водорода:
2HIk1↔k-1H2+I2при двух разных температурах получены следующие значения констант скорости реакции (см3⋅моль-1⋅с-1):
T, K k1k-1666.8 0.259 15.59
698.6 1.242 67.00
Найти значения энергий активации прямой и обратной реакций и константу равновесия реакции при 533 К.
7. Константа скорости прямой реакции цис-транс-изомеризации бутена-2 при 417 С равна 8.52⋅10-7 с–1. Константа равновесия при этой температуре равна 1.14. В начальный момент времени присутствует только цис-изомер. Определите время, за которое прореагирует 30% бутена-2.
8. Покажите, что при двух параллельных реакциях
Ak1BAk2Cэнергия активации суммарной реакции разложения A связана с энергиями активации отдельных стадий следующим образом:
E=k1E1+k2E2k1+k29. Конденсация ацетона (CH3)2CO в водном растворе катализируется основаниями, которые обратимо реагируют с ним с образованием карбанаиона C3H5O–. Карбанион реагирует с молекулой ацетона и дает продукт реакции. Упрощённый механизм выглядит так:
AH + B A– + BH+ (k1),
A– + BH+ AH + B (k2),
A– + AH продукт (k3).
Используя метод стационарных концентраций, найдите концентрацию карбаниона и выведите уравнение для скорости образования продукта.
10. Опишите кинетику реакции специфического основного катализа в квазиравновесном приближении. Выразите скорость образования продукта через:
а) текущую,
б) исходную концентрацию субстрата.
Как зависит эффективная константа скорости от pH? Коэффициенты активности и активность воды примите равными единице.
Вариант № 3
1. На основании данных таблицы вычислить среднее значение константы скорости разложения перекиси водорода и время, необходимое для разложения 90 % H2O2. Разложение H2O2 в водном растворе является реакцией 1-го порядка.
t, мин0 10 20
n – число мл KMnO4, израсходованных на титрование H2O2 в пробе 22.8 13.8 8.25
2. Реакция первого порядка А 2В протекает в газовой фазе. Начальное давление равно р0 (В отсутствует). Найдите зависимость общего давления от времени. Через какое время давление увеличится в 1,5 раза по сравнению с первоначальным? Какова степень протекания реакции к этому времени?
3. Определить порядок реакции разложения окиси этилена:
H2COCH2→CH4+COи вычислите константу скорости реакции, если при 687,7 К общее давление реакционной смеси изменяется со временем следующим образом:
Время, мин 0 5 7 9 12 18
P, мм. рт. ст. 116,5 122,6 125,7 128,7 133,2 141,4
4. При изучении кинетики реакции иодирования ацетона в кислой среде
CH3COCH3+I2→CH3COCH2I+H++I-были получены следующие данные:
[CH3COCH3], моль∙л-1 [H+], моль∙л-1 I2, моль∙л-1 r, моль∙л-1∙c-1
0.80 0.20 0.001 4.2∙10-6
1.60 0.20 0.001 8.2∙10-6
0.80 0.40 0.001 8.7∙10-6
0.80 0.20 0.0005 4.3∙10-6
Определите порядок реакции по каждому веществу.
5. Константа скорости реакции разложения йодистого водорода равна 8,09·10-5 л⋅моль-1 с-1 при 356С и 5,88·10-4 л⋅моль-1⋅с-1 – при 389С.
Вычислить энергию активации этой реакции и константу скорости при 374С.
6. В приведенной ниже таблице даны значения констант скорости превращения дибромянтарной кислоты в монобромоксиянтарную при различных температурах:
Температура, C 15 40 89 101
Константа скорости, мин-1 9,67∙10-6 8,63∙10-5 1,56∙10-2 3,18∙10-2
Вычислить энергию активации этой реакции и найти константу скорости при 25С.
7. В системе идут две параллельные газофазные реакции: А + B → C (k1), A → D (k2). Исходная смесь эквимолекулярна, начальное давление составляет 200 Торр. При практически полном превращении А при 227 °С pC = 10 Торр, а при 327 °С pC = 39 Торр. Найдите разность энергий активации этих реакций.
8. Найдите время, за которое вещество A распадется на 1/3 в обратимой реакции A↔B ([B]0 = 0). При каком минимальном значении k2 вещество А никогда не сможет распасться на 1/3?
9. Показать, что кинетическое уравнение разложения озона имеет вид:
-dO3dt=kCl212O332 (Cl2≪O3)
если механизм распада озона в присутствии хлора выглядит (по Боденштейну и Шумахеру) следующим образом:
1. O3+Cl2→ClO2+ClO, k12. ClO2+O3→ClO3+O2, k23. ClO3+O3→ClO2+2O2, k34. ClO3+ClO3→Cl2+3O2, k45. ClO→12Cl2+12O2, k5При решении учесть, что все оксиды хлора – промежуточные вещества.
10. Составьте систему кинетических уравнений для схемы Михаэлиса ферментативной реакции и численно решите ее при значениях параметров:
k1 = 0.83⋅105, k–1 = 10–4, k2 = 104, [S]0 = 1, [E]0 = 10–4.
Постройте графики зависимости концентраций всех веществ от времени.
Вариант № 4
1. Монохлоруксусная кислота при действии воды переходит в гликолевую. Реакция протекает по уравнению:
CH2ClCOOH+H2O→CH2OHCOOH+HCl.
При большом избытке воды реакция является псевдомономолекулярной.
На основании приведенных данных вычислить константу скорости реакции и определить, через какое время количество всех трёх кислот будет одинаково.
Время (мин.) для отбора пробы 0 600 780 2070
Объём, см3, израсходованных на титрование 12.9 15.8 16.4 20.5
2. Гидролиз некоторого гормона – реакция 1-го порядка с константой скорости 0.125 лет–1. Чему станет равна концентрация 0,0100 М раствора гормона через 1 месяц? Рассчитайте период полураспада гормона.
3. Пользуясь дифференциальным методом Вант-Гоффа, определите порядок реакции полимеризации циановой кислоты в циануровую:
3HOCNгаз→HOCN3, тв.
В одном опыте давление HOCN снизилось за 23 часа с 188,84 до 153,46 мм. рт. ст., в то время как в другом опыте при той же температуре – за 20 часов с 79,07 до 76,81 мм. рт. ст.
4. Разложение некоторого вещества является реакцией второго порядка с энергией активации 23,1 кДж/моль. При 300 К разложение этого вещества проходит со скоростью 95% в час. Вычислите температуру, при которой это вещество разлагается со скоростью 77,5% в мин.
5. Константа скорости омыления этилацетата едким натром при 9,4С равна 2,37 л⋅моль-1⋅мин-1, а при 14,4С равна 3,204 л⋅моль-1⋅мин-1.
Определите энергию активации этой реакции и найдите значение константы скорости при 45С.
6. В газовой фазе при 60 °С протекает реакция по следующему механизму:
Ak1=11∙10-3c-1Bk2=4.0∙10-3c-1Ck3=2.2∙10-3c-1AНачальные давления веществ A, B и C равны 4.00⋅104 Па, 1.33⋅104 Па и 0.64⋅104 Па соответственно. Во сколько раз уменьшится давление вещества A после окончания реакций? Во сколько раз в конечной смеси вещества C будет больше, чем вещества B, если исходную смесь нагреть до 100 С (известно, что энергия активации второй реакции на 20 кДж⋅моль–1 больше, чем энергия активации третьей реакции)?
7. Реакция разложения вещества А может протекать параллельно по трем направлениям:
Ak1BAk2CAk3DКонцентрации продуктов в смеси через 5 мин после начала реакции были равны: [B] = 3.2 моль⋅л–1, [C] = 1.8 моль⋅л–1, [D] = 4.0 моль⋅л–1.
Определите константы скорости k1 – k3, если период полураспада вещества А равен 10 мин.
8. В системе протекают две параллельные реакции:
A + B продукты (k1), A + C продукты (k2).
Отношение k1/k2 = 7. Начальные концентрации веществ В и С одинаковы. К моменту времени t прореагировало 50% вещества В. Какая часть вещества С прореагировала к этому моменту?
9. Реакция Бутлерова RI + HI RH + I2 имеет экспериментальный второй порядок:

Для этой реакции предложен следующий механизм:
RI R + I (медл., k1),
R + HI RH + I (быстр., k2),
R + I2 RI +I (быстр., k3),
I + I + M I2 + M (быстр., k4)
(М - произвольная частица, уносящая избыток энергии, выделяющийся при рекомбинации атомов иода). Совместим ли этот механизм с экспериментальным кинетическим уравнением? Если нет, то какое дополнительное приближение необходимо сделать для того, чтобы данная теоретическая схема соответствовала опытным данным? Выразите экспериментальную константу скорости и энергию активации через соответствующие величины для отдельных стадий.
10. Начальная скорость окисления сукцината натрия в фумарат натрия под действием фермента сукциноксидазы была измерена для ряда концентраций субстрата:
[S], моль/л 0,01 0,002 0,001 0,0005 0,00033
r, мм3∙мин-1 1,17 0.99 0.79 0.62 0.50
Определите константу Михаэлиса данной реакции.
Вариант № 6
1. Начальный угол вращения плоскости поляризации 20%-го раствора тростникового сахара при 25C равен +24,09, конечное вращение равно –10,74. Средняя константа скорости инверсии равна 1,116∙10-2 мин-1. Найти процент проинвертированного сахара и угол вращения спустя 100 минут после начала реакции.
2. Скорость окисления бутанола-1 хлорноватистой кислотой не зависит от концентрации спирта и пропорциональна [НС1О]2. За какое время реакция окисления при 298 К пройдет на 90%, если исходный раствор содержал 0.1 мольл-1 НС1О и 1 мольл-1 спирта? Константа скорости реакции равна k = 24 лмоль–1мин–1.
3. Определите порядок реакции конверсии пара H2 в орто H2 при 923 К, пользуясь зависимость между временем полупревращения и начальным давлением пара-водорода.
P∙10-5, Па 0.067 0.133 0.267 0.533
t12, с 648 450 318 222
4. Фенилдиазохлорид разлагается по уравнению:
C6H5N2Cl C6H5Cl + N2.
При температуре 323 К и начальной концентрации 10 гл-1 были получены следующие результаты:
t, мин 6 9 12 14 18 22 24 26 30
, см3 19.3 26.0 32.6 36.0 41.3 45.0 46.5 48.3 50.4 58.3
Определите порядок реакции и константу скорости.
5. Константы скорости реакции: 2NO+Cl2→2NOCl равны, соответственно, 5,5 л2⋅моль-2⋅с-1 при 0С и 19,4 л2⋅моль-2⋅с-1 при 60,2С. Вычислите, при какой температуре константа скорости будет равна 1,0⋅107 см6⋅моль-2⋅с-1?
6. Реакция термического разложения этана является реакцией первого порядка. При 550°С константа скорости этой реакции равна 2,5105 сек-1, а при 630°С – 141,5105сек-1. Рассчитайте период полупревращения для этой реакции при 600°С.
7. Найдите зависимость концентрации вещества B от времени в системе ([A]0 = a):
Ak1Bk1C(константы скорости обеих стадий одинаковы).
8. Покажите, что при двух параллельных реакциях

энергия активации суммарной реакции разложения A связана с энергиями активации отдельных стадий следующим образом:

9. При низких температурах скорость реакции СО(г) + NO2(г) СО2(г) + NO(г) описывается кинетическим уравнением: v = k [NO2]2. Предложите возможный механизм для этой реакции.
10. Найдите константу Михаэлиса и максимальную скорость гидролиза карбобензилоксиглицилфенилаланина под действием карбоксипептидазы по следующим кинетическим данным:

Вариант № 6
1. Разложение диметилового эфира: CH3OCH3→CH4+CO+H2 вполне удовлетворительно следует уравнению реакции 1-го порядка.
Используя приведенные ниже данные, вычислите константу скорости этой реакции и определите, через сколько минут начальное давление в системе увеличится вдвое.
Время (сек) 0 219 299 564
Р, мм рт.ст. 420 954 1054 1198 1258
2. Хлорид натрия-24 используют для изучения натриевого баланса живых организмов. Образец содержит 0.050 мг натрия-24. Через 24.9 ч содержание натрия-24 уменьшилось до 0.016 мг. Рассчитайте период полураспада натрия-24.
3. Реакция: CO+Cl2→COCl2 идет в присутствии катализатора. Так, при 27С получены следующие значения:
Время, мин 0 18 30 42
CO=Cl2, моль∙л-1 0,01873 0,01764 0,01704 0,01644
Определите порядок реакции.
4. Кинетику кислотного гидролиза симм-ди(2-карбо-ксифенокси)-диметилового эфира изучали спектрофотометрически по выделению метилсалицилата и получили следующие данные:
Время, сут0 0.8 2.9 4.6 6.7 8.6 11.7
Опт. плотность 0.129 0.141 0.162 0.181 0.200 0.213 0.229
Определите константу скорости 1 -го порядка реакции гидролиза.
5. В растворе содержатся 0,1 моля этилацетата и 0,1 моля едкого натра. При 10С в течение 15 минут реагирует 10% эфира, а при 25С за тот же промежуток времени 20%.
Вычислить, сколько эфира омылится при 55С в течение 5 минут.
6. В двух реакциях одинакового порядка разница энергий активации составляет Е2 – Е1 = 40 кДжмоль-1. При температуре 293 К отношение констант скорости равно k1/k2 = 2. При какой температуре константы скорости сравняются?
7. Реакция изотопного обмена протекает по механизму:
A+Bk↔kC+Dс начальными концентрациями [A]0 = a, [B]0 = b, [C]0 = [D]0 = 0. Найдите зависимость концентраций веществ A и B от времени и периоды полураспада этих веществ.
8. Дана кинетическая схема:
Ak1Bk2↔k3CСоставьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([A]0 = a, [B]0 = [C]0 = 0). При каких значениях констант скорости k1 – k3 концентрация промежуточного вещества В будет проходить через максимум?
9. Реакция разложения бромметана 2СН3Вг С2Н6 + Br2 может протекать по следующему механизму:
СН3Вr СН3 + Br (k1), СН3 + СН3Вr С2Н6 + Br (k2),
Вr + СН3Вг СН3 + Br2 (k3), 2CH3 -> С2Н6 (k4).
Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для скорости образования этана.
10. Определите значения константы Михаэлиса и максимальной скорости для гидролиза метилового эфира N-ацетил-L-валина, катализируемого α-химотрипсином. Экспериментальные данные о зависимости начальной скорости от концентрации субстрата:
[S]0, M r0∙106, М∙с-1
0.200 4.57
0.124 3.83
0.124 3.84
0.091 3.33
0.091 3.31
0.071 2.97
0.071 2.93
0.060 2.67
0.060 2.74
Вариант № 7
1. 0,01 н раствор CH3COOC2H5 омыляется 0,002 н раствором NaOH в течение 23 минут на10 %. Через сколько минут он будет омылен до такой же степени 0,005 н раствором щелочи? Считается, что диссоциация NaOH в таких разбавленных растворах будет полной(αкаж. = 1).
2. В реакции 2-го порядка А+ВD начальные концентрации веществ А и В равны, соответственно, 2,0 моль/л и 3,0 моль/л. Скорость реакции равна 1,210-3 моль/(лс) при [А]= 1,5 моль/л. Рассчитайте константу скорости и скорость реакции при [В]=1,5 моль/л.
3. В реакцию введены эквивалентные количества фенилпропионата натрия и йода: C6H5C≡CCOONa+I2→C6H5IC=CICOONa.
Определить порядок реакции, если в двух опытах на титрование 25 см3 пробы пошло следующее количество раствора гипосульфита натрия (Na2S2O3).
Номер опыта Первый опыт Второй опыт
Время, час 0 29 0 34,5
Объём Na2S2O3, см3 24,96 8,32 21,00 7,00
4. Реакция омыления метилацетата при 298 К описывается уравнением:
CH3COOCH3 + NaOH = CH3COONa + CH3OH.
Для этой реакции получены следующие кинетические данные:
Время, мин 3 5 7 10 15 25
СNaOH, ммоль/л 7,40 6,34 5,50 4,64 3,63 2,54
Исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0,01 моль/л. Определите порядок реакции и константу скорости.
5. Реакция первого порядка при температуре 70 0С завершается на 40% за 60 мин. При какой температуре реакция завершается на 80% за 120 мин, если энергия активации равна 60 кДж/моль?
6. Окисление оксида азота (II) кислородом воздуха – реакция третьего порядка. В таблице приведена экспериментальная зависимость константы скорости этой реакции от температуры.
T, C 80 143 228 300 413 564
k3∙10-9, см6∙моль-2∙с-1 41.8 20.2 10.1 7.1 4.0 2.8
Рассчитайте энергию активации и предэкспоненциальный множитель для этой реакции.
7. Для обратимой реакции первого порядка Кравн=8, а k1=0,4 с-1. Вычислите время, при котором концентрации веществ А и В станут равными, если начальная концентрация вещества В равна 0.
8. Дана кинетическая схема:
Ak1↔k-1Bk2CСоставьте и решите систему кинетических уравнений для этой схемы ([A]0=a, [B]0=[C]0=0). Когда достигается максимум концентрации промежуточного вещества В?
9. В одной из теорий мономолекулярных реакций предложен следующий механизм активации молекул (схема Линдемана):
активация: A + A A* + A (k1),
дезактивация: A + A* A + A (k–1),
распад: A* продукты (k2).
Используя метод квазистационарных концентраций, выведите уравнение для скорости мономолекулярной реакции и определите порядок реакции при больших и малых концентрациях [A].
10. Рассчитайте концентрацию неконкурентного ингибитора I (KI = 2.9⋅10–4 моль⋅л–1), необходимую для 90%-ного подавления ферментативной реакции.
Вариант № 8
1. Сколько времени потребуется, чтобы 0,05 н – раствор CH3COOC2H5 омылился на 25% при помощи 0,10 н – раствора NaOH, если константа скорости этой реакции равна 3,19 (л⋅моль-1·мин-1).
Во сколько раз на это потребуется больше времени, если исходные вещества будут разбавлены вдвое?
2. Установлено, что реакция 2-го порядка (один реагент) завершается на 75% за 92 мин при исходной концентрации реагента 0,24 М. Какое время потребуется, чтобы при тех же условиях концентрация реагента достигла 0,16 М?
3. Раствор N2O5 в CCl4 разлагается при 40С, выделяя кислород со следующей скоростью:
Время, мин20 40 60 80 100
VO2, см3 11.4 19.9 23.9 27.2 29.5 34.75
Определить порядок реакции и константу скорости.
4. Пользуясь зависимостью между временем полураспада и начальным давлением, определите порядок реакции конверсии пара-водорода в орто-водород при температуре 923 К.
P0, мм.рт.ст. 50 100 200 400
t12648 450 318 222
5. Для реакции
C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6константа скорости при температуре 298.2 К равна 0.765 л⋅моль–1⋅мин–1, а при температуре 328.2 К – 35.5 л⋅моль–1⋅мин–1. Найдите энергию активации этой реакции и константу скорости при температуре 313.2 К.
6. В реакции
2HI↔H2+I2известны константы скорости прямой и обратной реакций: при температуре 500 °С k2 = 23.3, k–2 = 1.05⋅103, а при температуре 700 °С k2 = 9.05⋅103, k–2 = 2.08⋅105 (все константы выражены в см3⋅моль–1⋅с–1).
1. Рассчитайте энергии активации и предэкспоненциальные множители прямой и обратной реакций.
2. Рассчитайте константы равновесия при двух указанных температурах.
3. Определите ∆H и ∆S прямой реакции в предположении ∆Cp = 0.
4. В реакционный сосуд ввели иодоводород при температуре 500 °С. Какая часть иодоводорода разложится?
7. Цис-транс-изомеризация стильбена (1,2-дифенилэтилена) – обратимая реакция первого порядка. Рассчитайте константы скорости прямой и обратной реакций, используя следующие экспериментальные данные:
t, с 0 1830 3816 7260 12006
Доля цис-изомера, % 100 88.1 79.3 70.0 48.5 17.0
8. Реакция разложения вещества А может протекать параллельно по трем направлениям:
Ak1BAk2CAk3DКонцентрации продуктов в смеси через 10 мин после начала реакции были равны: [B] = 1.6 моль⋅л–1, [C] = 3.6 моль⋅л–1, [D] = 7.8 моль⋅л–1.
Определите константы скорости k1 – k3, если период полураспада вещества А равен 8 мин.
9. Конденсация ацетона (CH3)2CO в водном растворе катализируется основаниями, которые обратимо реагируют с ним с образованием карбанаиона C3H5O–. Карбанион реагирует с молекулой ацетона и дает продукт реакции. Упрощённый механизм выглядит так:
AH + B A– + BH+ (k1),
A– + BH+ AH + B (k2),
A– + AH продукт (k3).
Используя метод стационарных концентраций, найдите концентрацию карбаниона и выведите уравнение для скорости образования продукта.
10. Рассмотрите механизм ферментативного катализа с двумя промежуточными комплексами:
E+Sk1↔k-1ESk2↔k-2EPk3→ E+PИспользуя метод квазистационарных концентраций и уравнение материального баланса, покажите, что скорость реакции описывается уравнением типа Михаэлиса–Ментен:
r=d[P]dt=rmax[S]KM+[S]Найдите выражения для эффективной максимальной скорости и эффективной константы Михаэлиса через константы скорости отдельных стадий.
Вариант № 9
1. В результате реакции 2-го порядка:
HCOH+H2O2→HCOOH+H2Oчерез 2 часа при 60С прореагировало 0,215 моль⋅л-1 исходных веществ, взятых в начале опыта в эквивалентных количествах: CHCOH=CH2O2=0.5 моль⋅л-1. Вычислите константу скорости реакции и определите время, за которое прореагирует 90 % исходных веществ.
2. При 310°С AsH3(газ) разлагается с образованием As(тв.) и H2 (реакция 1-го порядка). Во время реакции при постоянных объеме и температуре общее давление в системе изменяется следующим образом:
t, час 0 5,5 6,5 8,0
Р,мм рт.ст. 733,3 805,8 818,1 835,3
Вычислите среднюю константу скорости этой реакции.
3. Перекись водорода в присутствии коллоидальной платины разлагается с выделением кислорода. В одном из опытов получились следующие результаты:
Время, мин10 30
Объём кислорода, см3 3.3 8.1 13.6
Определить порядок реакции и время, в течение которого разложится 1/3 H2O2.
4. Реакция первого порядка А 2В протекает в газовой фазе. Начальное давление равно р0 (В отсутствует). Найдите зависимость общего давления от времени. Через какое время давление увеличится в 1,5 раза по сравнению с первоначальным? Какова степень протекания реакции к этому времени?
5. Зависимость константы скорости разложения фосфина4PH3→P4+6H2от температуры выражается уравнением:
logk=-1896T+2logT+12.130Рассчитайте опытную энергию активации этой реакции при 800 К.
6. Константа скорости омыления уксусноэтилового эфира раствором едкого натра при 9,4С равна 2,37 мин-1, а при 14,4С – 3,204 мин-1.
Вычислить энергию активации реакции и температуру, при которой константа скорости реакции равна 4.
7. Константа скорости прямой реакции цис-транс-изомеризации бутена-2 при 417 °С равна 8.52⋅10–7 с–1. Константа равновесия при этой температуре равна 1.14. В начальный момент времени присутствует только цис-изомер. Определите время, за которое прореагирует 30% бутена-2.
8. Образец радиоактивного урана массой 100 г распадается по схеме:

(над стрелкой указаны периоды полураспада). Рассчитайте массы нептуния и плутония через: 1) 20 мин; 2) 20 суток после начала распада. Определите максимальную массу нептуния, которая может быть получена из данного образца урана.
9. Реакция образования фосгена CO + Cl2 СОCl2 может протекать по следующему механизму:
Cl2 2Cl (k1), 2Cl Cl2 (k2),
CO + Cl СОС1 (k3), COCl CO + Cl (k4)
COCl + Cl2 COCl2 + Cl (k5)
Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для скорости образования фосгена.
10. Антибиотик пенициллин инактивируется ферментом пенициллиназой, выделяемым некоторыми бактериями. Пусть добавление 3 мкмоль антибиотика вызывает выделение 2.0⋅10-6 мкмоль фермента в 1.00 мл бактериальной суспензии. Считая, что данная реакция описывается схемой Михаэлиса–МентенE+Sk1↔k-1ESk2→ E+Pс константами KM = 5.0⋅10–5 М и k2 = 2.0⋅103 с–1, рассчитайте время, необходимое для инактивации 50% антибиотика.
Вариант № 10
1. Сколько граммов муравьиной кислоты образуется при окислении формальдегида перекисью водорода через 1 час после начала реакции, если смешать 1л 1н раствора НСОН с 3л 2н раствора H2O2? Константа скорости этой реакции при 60С равна 0,7544 л⋅моль-1·час-1.
2. Реакция A→B необратима и имеет минус первый порядок. Идет ли до конца реакция? Если да, то чему равно время окончания такой реакции?
Ответ: t=C022k
3. В газофазной реакции А + В D скорость измерялась при различных парциальных давлениях реагентов (температура 300 К). Получены следующие данные:
pA, ТоррpB, Торрv, мольл-1с-1
4.0
9.0
13.0 15.0
12.0
9.0 2.5910-7
1.0510-6
1.6410-6
Определите порядки реакции по веществам А и В.
4. Кинетика реакции целого порядка описывается уравнением:
dxdt=ka-xnОпределите порядок реакции n и константу скорости k, если известно, что скорость реакции зависит от времени следующим образом:
dxdt-2=2.82t+4.33∙103(концентрация выражена в Па, время – в секундах).
5. Разложение некоторого вещества является реакцией второго порядка с энергией активации 23,1 кДж/моль. При 300 К разложение этого вещества проходит со скоростью 95% в час. Вычислите температуру, при которой это вещество разлагается со скоростью 77,5% в мин.
6. Кинетика обратимой реакции AR B измерена при двух температурах. Получены следующие экспериментальные данные:
1) T = 20 °C
t, мин 0 10 20
Содержание B в смеси, % 2.0 21.5 31.0 39.7
2) T = 40 °C
t, мин 0 3 9
Содержание B в смеси, % 2.0 27.1 45.2 50.7
Рассчитайте:
а) энергии активации прямой и обратной реакций;
б) константы равновесия при двух температурах;
в) тепловой эффект прямой реакции.
7. Для разложения перекиси водорода, катализируемой ионами Cr2O72-, обнаружено, что в зависимости от температуры порядок реакции изменяется от 0 до 2.
Исходя из механизма реакции:
2H2O2+Cr2O72-KCCr2O92-+2H2OCr2O92-kCr2O72-+O2найдите кинетическое уравнение реакции и объясните изменение её порядка с температурой.
8. В системе протекают две параллельные реакции:
A + B продукты (k1), A + C продукты (k2).
Отношение k1/k2 = 7. Начальные концентрации веществ В и С одинаковы. К моменту времени t прореагировало 50% вещества В. Какая часть вещества С прореагировала к этому моменту?
9. Реакция Бутлерова RI + HI RH + I2 имеет экспериментальный второй порядок:

Для этой реакции предложен следующий механизм:
RI R + I (медл., k1),
R + HI RH + I (быстр., k2),
R + I2 RI +I (быстр., k3),
I + I + M I2 + M (быстр., k4)
(М - произвольная частица, уносящая избыток энергии, выделяющийся при рекомбинации атомов иода). Совместим ли этот механизм с экспериментальным кинетическим уравнением? Если нет, то какое дополнительное приближение необходимо сделать для того, чтобы данная теоретическая схема соответствовала опытным данным? Выразите экспериментальную константу скорости и энергию активации через соответствующие величины для отдельных стадий.
10. Каталитическое окисление CO на однородной поверхности Pd протекает следующим образом:
CO(адс.)+12O2(адс.)k1↔k-1CO2(адс.)k2→ CO2(г.)Равновесие на поверхности устанавливается быстро. Вторая стадия – медленная. Используя уравнение Ленгмюра для многокомпонентной адсорбции, выведите формулу для зависимости скорости реакции образования газообразного CO2 от парциальных давлений всех участников реакции.

Приложенные файлы

  • docx 17812332
    Размер файла: 105 kB Загрузок: 3

Добавить комментарий