Обработка результатов эксперимента

Константы скорости реакции для различных моментов времени вычисляют по формуле:

­­

где С_о - начальная концентрация этилацетата; С_t − концентрация этилацетата в момент времени t.

Затем находят среднее значение к. Аналогичные вычисления к проделывают для каждого значения температур.

Таблица 2

Результаты экспериментальных данных

Температура опыта	Константа скорости реакции, ксред	Температурный коэффициент скорости реакции, γ	Энергия активации, Еа
γсред=	Есред=

Среднее значение константы скорости реакции может быть найдено графиче­ски. Для этого уравнение (16) запишем следующим образом:

Затем изобразите графически зависимость lg(b_∞- b_t) от времени, откладывая эту величину по оси ординат, а время по оси абсцисс.

Время, мин
(b∞-bt)
lg(b∞-bt)

Величина k / 2,303 будет равна тангенсу угла наклона прямой, проведенной через полученные таким образом точки, откуда к = 2,303 tga.. Величину tga по­лучим из отношения противолежащего катета к прилежащему, исходя из гра­фика зависимости.

Пользуясь средним значением констант скорости реакции при различных температурах, находим температурный коэффициент скорости реакции и энер­гии активации по формулам (13) и (15). Для каждой величины вычисляют по два значения и затем находят среднее из них.

Содержание отчета

1. Представить краткую теоретическую справку по существу работы. Сравнить константы скорости, полученные при температуре 20, 30 и 40 ⁰С.

2. Отметить изменение к в зависимости от температуры.

3. Рассчитать энергию активации, исходя из констант скорости при 30 - 40 °С.

4. Рассчитать температурный ко­эффициент в интервалах температур от 20 до 30 и от 30 до 40 °С.

5. Найти сред­нее значение γ (температурного коэффициента), представить графики изменения концентрации этилацетата во времени и константы скорости от температуры.

Контрольные вопросы и задачи.

1. Приведите примеры гомогенных и гетерогенных химических реакций.

2. Сформулируйте закон действующих масс.

3. Что называется константой скорости реакции, и от каких факторов она
зависит?

4. Что называется молекулярностью химической реакции? Что называется порядком химической реакции? Почему молекулярность реакции не все­гда совпадает с порядком реакции?

5. От каких факторов зависит скорость химической реакции? Как и почему?

6. Напишите и выведите уравнения для вычисления константы скорости
первого и второго порядка.

7. Как изменяется концентрация продукта реакции со временем, если реак­ция имеет нулевой порядок?

8. Какая из одностадийных реакций заканчивается быстрее при одинаковых исходных концентрациях и одинаковых константах скорости: первого или второго порядка?

9. Почему с повышением температуры, как правило, скорость химической реакции увеличивается?

10. Время полупревращения веществ в реакции первого порядка при 323 К
составляет 100 мин, а при 353 К - 15 мин. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции.

11. Что называется энергией активации химической реакции?

12. Константа скорости реакции при 298 и 323 К соответственно равна 0,0093 и 0,0806 мин^-1. Определите энергию активации реакции.

13. Определите энергию активации, для которой при повышении темпера­туры от 295 до 305 К скорость реакции удваивается.

14. Имеет ли размерность и какую константа скорости реакции?

15. Скорость реакции второго порядка равна 4,5·10^-7 моль/(л·с) при концентрации одного реагента 1,5· 10^-2 моль/л и другого 2,5 ·10^-1 моль/л. Рассчитайте константу скорости в см³/(моль·с).

16. При 583 К газ арсин АsН₃ разлагается с образованием твердого мышья­ка и газообразного водорода. Во время реакции при постоянных объеме и температуре общее давление в системе изменяется следующим обра­зом;

t, час............................ 05,6 6,5 8,0

Р, Па·10^{-3.....................................} 97,75 107,41 109,05 111,35

Покажите, что реакция разложения AsH₃ является реакцией первого порядка, и вычислите константу скорости этой реакции.

17. Константа скорости реакции омыления уксусноэтилового эфира щелочью при 283 К равна 2,38 л· мин^-1·моль^-1, рассчитайте время половинно­го разложения эфира, если 1 л 0,05 н. раствора эфира смешать с 1 л 0,1н. раствора щелочи. Реакция омыления эфира подчиняется кинетическому уравнению 2-го порядка.

18. Реакция разложения аммиака на горячей вольфрамовой проволоке про­текает при 1129 К по уравнению 2 NН₃ = N₂ + 3 Н₂. За скоростью реакции следили по повышению общего давления ΔР = Р_t – Р₀. С течением времени давление в системе при постоянном объеме и температуре повышалось следующим образом:

t, с.................... 100 200 400 600 800

ΔР, Па·10^{-2...............} 14,66 29,33 59,70 89,60 117,21

Начальное давление в системе в системе равнялось 266,6·10² Па. Опреде­лите порядок реакции и рассчитайте константу скорости.