Chemia Fizyczna, ćwiczenia rachunkowe
Chemia, semestr IV
(10) Kinetyka reakcji złożonych. Reakcje odwracalne, równoległe, następcze
1.
Racemizacja związku optycznie czynnego w roztworze (D-X
L-X) jest reakcją pierwszego
rzędu przebiegającą w obu kierunkach z jednakowymi stałymi szybkości, które wynoszą dla
pewnej substancji 1,96
.
10
-6
s
-1
. Zakładając, że początkowo w roztworze była jedynie odmiana D
oblicz czas, po którym racemizacja przebiegnie w 10% oraz stopień racemizacji po 24 godzinach.
2.
Pewną ilość PH
3
wprowadzono do opróżnionego naczynia w temperaturze 956 K. Zmierzono
następujące ciśnienia panujące w naczyniu:
t [s]
0
58
108
∞
P [mm Hg]
262,5
272,6
275,1
276,4
Oblicz stałą szybkości reakcji rozpadu PH
3
do pierwiastków
(PH
3
¼P
4
+ 1½H
2
)
.
3.
Reakcja mutarotacji glukozy jest pierwszego rzędu ze względu na substrat i jest katalizowana
kwasowo. W obecności kwasu reakcja ta może biec dwiema równoległymi drogami: w sposób
katalizowany i niekatalizowany. Stałą szybkości takiej reakcji wyrażamy równaniem
k = k
o
+ k
k
.
[HA], gdzie [HA] oznacza stężenie kwasu. Zależność stałej szybkości (k) reakcji
mutarotacji glukozy od stężenia kwasu octowego jest następująca:
[HA] [mol
.
dm
-3
]
0,02
0,105
0,199
10
4.
k [min
-1
]
1,36
1,40
1,46
Oblicz stałą szybkości reakcji niekatalizowanej (k
o
) i katalizowanej kwasowo (k
k
)
4.
Przebiegający w fazie gazowej rozkład kwasu octowego w temperaturze 1189 K zachodzi
na drodze dwóch równoległych reakcji pierwszego rzędu:
(1)
CH
3
COOH → CH
4
+ CO
2
k
1
= 3,74 s
-1
(2)
CH
3
COOH → CH
2
CO + H
2
O
k
2
= 4,65 s
-1
Jaka jest maksymalna procentowa wydajność tworzenia ketenu (CH
2
CO) w tej temperaturze?
5.
Dla jednocząsteczkowej reakcji następczej opisanej schematem
C
B
A
2
1
k
k
→
→
wartości k
1
i k
2
wynoszą odpowiednio 0,1 godz
-1
i 0,025 godz
-1
. Zakładając, że początkowe
stężenie substancji A wynosi 1 mol
.
dm
-3
, oblicz czas τ
max
, po upływie którego powstaje największa
ilość substancji B oraz jej maksymalne stężenie [B]
max
.