1.3 Задачи
1. Для термического разложения R2 предложен следующий цепной механизм
R2 → 2R (1)
R + R2 → PB +R′ (2)
R′ → PA + R (3)
2R → PA + R (4)
Где, R2, PA, PB – стабильные углеводороды, R, R′ - свободные радикалы. Найдите кинетическое уравнение для скорости разложения R2 в зависимости от его концентрации и констант скорости элементарных стадий.
d[R2] k1
Ответ: - ——— = k1[R2] + k2(——)1/2[R2]3/2
dt k4
2. Реакция протекает по следующему цепному механизму
AH → A· + H· (1)
A· → B· + C (2)
AH + B· → A· + D (3)
A· + B· → P, (4)
Где A·, B·, H· - свободные радикалы.
А. Укажите стадии инициирования, продолжения и обрыва цепи.
Б. Получите кинетическое уравнение для скорости разложения соединения АН в зависимости от его концентрации и констант скорости элементарных стадий.
d[AH] k1k3
Ответ: - ——— = (k1+ ——)[ AH]),
dt 2 kk4
k1 8 k2k3
где k= ——[1+ (1+ ———)1/2]
4k4 k1 k4
3. Цепной механизм термического разложения органического вещества имеет вид
k1
A1 → R1 + A2 E1 = 320 кДЖ · моль-1
k2
R1 + A1 → R1H + R2 E2 = 40 кДЖ · моль-1
k3
R2 → R1 + A3 E3 140 кДЖ · моль-1
k4
R1 + R2 → A4 E4 = 0,
Где, R1, R2, - очень активные свободные радикалы, Ai – устойчивая молекула.
Вычислите значение кажущейся энергии активации суммарной реакции, если известно выражение для скорости расходования вещества
d [A1] k1 k2 k3
Ai υ = - ——— = ( ——— )½ [A1]
dt 2k4
Ответ: Екаж = 250 кДж·моль-1
4. Реакция протекает по следующему цепному механизму
1
I → R· + R·
2
R· + M → P + R′·
3
R′· + N → Q + R·
4
R· + R· → Z
А. Напишите стехиометрическое уравнение химической реакции.
Б. Получите выражение для скорости реакции в зависимости от концентраций I, M, N и констант скорости элементарных стадий.
Ответ: A. M+N = P+Q; Б. υ = k2(k1/ k4)1/2[M][I]1/2
5. Для пиролиза этана О. Райс и К. Герцфельд предложили цепной механизм:
1
C2H6 → ·CH3 + ·CH3
2
·CH3 + C2H6 → CH4 + ·C2H5
3
·C2H5 → C2H4 + H·
4
H· + C2H6 → H2 + ·C2H5
5
H· + ·C2H5 → C2H6
А. Найдите выражение для скорости образования этилена в зависимости от концентраций этана и констант скорости элементарных стадий, полагая, что k1 « ki.
Б. Используя указанную схему процесса. Укажите, какие образуются продукты при пиролизе смеси C2H6 и C2D6: (а) только Н2 и D2, (b) только HD или (с) Н2, HD и D2.
Ответ: А. υ=( k1 k3 k4/ k5)1/2 [C2H6] Б. (с)
6. Для реакции Н2 и Br2 энергии активации стадий продолжения цепи
2
Br· + H2 → HBr + H·
3
H· + Br2 → HBr + Br·
соответственно равны 76 и 4 кДЖ · моль-1.
А. Для стехиометрической смеси Н2 и Br2 при 500 К оцените, во сколько раз концентрация радикалов Br· превышает [Н·].
Б. Сравните концентрации Br· и H· в смеси (а) с [Br·], полученной при той же температуре в сосуде, содержащем только Br2 при одинаковом парциальном давлении, а также с концентрацией H·, полученной при той же температуре в сосуде, содержащем только H·, при одинаковом парциальном давлении.
Ответ: А. 7·106 Б. [Br] не изменяется; [H] существенно выше
0 комментариев