ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Учебные материалы по физической химии
Задачи по физической химии.Часть 2.Химическая кинетика. Электрохимия

Оветы на задачи по физической химии. Часть 2.Химическая кинетика. Электрохимия

§ 1

1-1. w = –2 × d [N2]/dt = –2/3 × d[H2]/ dt .

1-2. Уменьшится в 2 раза.

1-3. а) 2; б) 3.

1-4. а) порядок реакции; б) скорость реакции, порядок реакции, константа скорости, стехиометрический коэффициент.

1-5. Очень редко и только для сложных реакций, например цепной реакции H2 + Br2 = 2HBr.

1-6. В 3 раза.

1-7. Третий.

1-8. k = 1.7 моль/(л × с × атм2), если скорость реакции выражена через концентрации; k = 40.9атм –1 × с–1 , если скорость реакции выражена через давление.

1-9. w = k × [A]n = k× {( nPP0 )/[( n–1) RT]}n , если n 1.

1-10. б).

1-11. 2.46 × 10-9 моль/(л × с).

1-12. 4.5 × 10-5 л/(моль × с).

1-13. k = 2.0 × 10–4 л/(моль × с); w = 8.0 × 10–6 моль/(л × с).

1-14. В 6.0 раз.

1-15. [A] 0 / [B] 0 = 2:1.

 

§ 2

2-1. t x = –ln(1– x ) / k .

2-2. 90.4 мин.

2-3. 197.3 года

2-4. а) 0.64 мг; б) 0.18 мг.

2-5. 14.6%.

2-6. t 1/2 = 5.7 ч. а) P = 500.3 мм рт. ст.; б) P = 515 мм рт. ст.

2-7. Координаты точки пересечения: (1/ k ,0).

2-8. p = p 0 × [2–exp(– kt )]. t = ln2 / k . Степень протекания — 50%.

2-9. p = p 0 /2 × {1 + 1/[1+( p 0 kt / RT )]}. t = 2 RT / ( p 0 k ). Степень протекания — 2/3.

2-10. а) 0; б) 25%; в) 33.3%; г) 37.8%.

2-11. Реакция первого порядка.

2-12. 26.3 мин.

2-13. 2.57 × 10 –4 с.

2-14. 225 с.

2-15. 7.4 мин.

2-16. k = 0.248 л/(моль × мин). t 1/2 (A) = 42.8 мин; t 1/2 (B) = 123 мин.

*2-17. , .

*2-18. . Максимум скорости достигается, когда [A] = 2[P], т.е. a x = 2( p + x ):

*2-19. . Максимум скорости достигается, когда 2[A] = [P], т.е. p + x = 2( a x ): .

 

§ 3

3-1. Второй порядок, k = 0.039 л/(моль × с).

3-2. n = 2.

3-3. Два.

3-4. w = k × [A] × [B] 2 , k = 0.025 л/(моль × с).

3-5. Второй порядок по A, первый — по В.

3-6. Первый порядок. k = 0,0674 мин –1 .

3-7. Первый порядок. k = 8 ,83 с –1 .

3-8. Первый порядок. k = 0 ,35 мин –1 . t 1/2 = 1.98 мин.

3-9. Первый порядок. k = 0 ,0337 мин –1 .

3-10. k = 2.42 × 10 7 л/(моль × с).

3-11. Второй порядок. k = 0.0592 л/(моль × мин). m (NH 4 CNO) = 2.94 г.

3-12. 1.5.

 

§ 4

4-1. 39 о С.

4-2. 1.9.

4-3. а) 84.9 кДж/моль; б) 922 кДж/моль.

4-4. а) 349.3 К; б) 269.4 К.

4-5. В первом случае.

4-6. В a 1.5 раз.

4-7. E = E 1 + E 2E 3 ; A = A 1 × A 2 / A 3 .

4-8. k 1 = 4.58 × 10 –2 мин –1 , k 2 = 1.67 × 10 –1 мин –1 ; E A = 89.2 кДж/моль.

4-9. 37.6 о С.

4-10. 17 о С.

4-11. A = 8.0 × 10 –10 с –1 .

4-12. E A = 214 кДж/моль, k = 0.165 л/(моль × мин).

4-13. E A = 265.5 кДж/моль, k = 52.8 л/(моль × мин).

4-14. E A = 149.8 кДж/моль, k = 3.55 × 10 –6 с -1 .

4-15. E A = 47.1 кДж/моль, k = 79.0 л/(моль × мин).

4-16. E A = 104 кДж/моль, k = 5.71 л/(моль × мин).

4-17. E 2E 1 = 113 кДж/моль.

4-18. 306 К.

4-19. E A = 96.9 кДж/моль, A = 8.79 × 10 13 с –1 , t 1/2 = 770 с.

 

§ 5

5-2. t 1/2 = .

5-3. t 1/3 = . ( k 2 ) min = 2 k 1 .

5-4. 3.6 с.

5-5. k 1 = 3.14 × 10 –3 мин –1 , k 2 = 1.04 × 10 –2 мин –1 .

5-6. =13970 лет.

5-7. k 1 = 5.37 × 10 –3 с –1 , k 2 = 4.76 × 10 –3 с –1 .

5-8. k 1 = 0.025 мин –1 , k 2 = 0.014 мин –1 , k 3 = 0.031 мин –1 .

5-9. k 1 = 0.011 мин –1 , k 2 = 0.024 мин –1 , k 3 = 0.052 мин –1 .

5-10. Указание. Воспользуйтесь уравнением Аррениуса в виде E = RT 2 d ln k / dT .

*5-11. E 1E 2 = 48.2 кДж/моль.

5-13. [B] max = . 1) [B] max ( ak 1 / k 2 ). 2) [B] max a .

5-14. [B] = .

*5-15. 1) m ( 239 Np) = 44.46 г, m ( 239 Pu) = 0.100 г; 2) m ( 239 Np) = 0.276 г, m ( 239 Pu) = 99.72 г. m max ( 239 Np) = 96.58 г.

*5-16. [A] = , где K = k 1 / k -1 — константа равновесия, — гиперболический тангенс.

*5-17. [A] = ,
[B] = ,
[C] = a – [A] – [B]. Концентрация [B] достигает максимума, если выполнено условие:
k 1 > k 3 .

 

§ 6

6-1. .

6-2. .

6-3. .

6-4. . Порядок реакции — первый при больших концентрациях, второй — при малых.

6-5. Третий порядок.

6-6. .

6-7. .

6-8. .

6-9. . Указание. Интермедиаты — NO и NO 3 .

6-10. .

6-11. .

6-12. .

6-13. .

6-14. .

6-15. , .

6-16. .

6-17. .

6-18. .

6-19. .

6-20. .

 

§ 7

7-1. 4 × 10 –5 с.

7-2. 1.52 × 10 –3 моль/(л × с).

7-3. 4.86 × 10 –4 моль/л.

7-4. 0.010 моль/л.

7-5. K M = 0.040 моль/л; w max = 4.4 × 10 –5 моль/(л × с).

7-6. K M = 0.083 моль/л; w max = 2.7 × 10 –5 моль/(л × с).

7-7. K M = 0.047 моль/л; w max = 5.7 × 10 –4 моль/(л × с).

7-8. 2.6 × 10 –3 моль/л.

7-9.

7-10. ,

7-11. При конкурентном ингибировании прямые пересекаются на оси ординат ( w max одинакова), при неконкурентном ингибировании — на оси абсцисс ( K M одинакова).

7-12. При конкурентном ингибировании прямые пересекаются на оси ординат ( w max одинакова), при неконкурентном ингибировании прямые параллельны друг другу ( K M одинакова).

7-13. , .

 

§ 8

 

8-1. l = 953 нм, n = 3.15 × 10 14 с –1 .

8-2. E кин = 113 ккал/моль.

8-3. = 2.

8-4. = 0.167.

8-5. 554 фотона.

8-6. 100 т.

8-7. 60 ккал.

8-8. 3.3 × 10 18 .

8-9. I f = k f × I / ( k f + k q × [Q]).

8-10.

*8-11. Cl 2 + h 2Cl, I a

Cl + CHCl 3 CCl 3 + HCl, k 1

CCl 3 + Cl 2 CCl 4 + Cl, k 2

2CCl 3 + Cl 2 2CCl 4 , k 3

§ 9

9-1. k = 1.26 × 10 11 л/(моль × с).

9-2. P = 1.37 × 10 –3 .

9-3. E A = 167.1 кДж/моль.

*9-4. t 1/2 = 10.6 мин.

9-5. k ( T ) ~ T -1 × exp(- E 0 / RT ), k ( T ) ~ T 2 × exp(- E 0 / RT ).

9-6. k ( T ) ~ T × exp(- E 0 / RT ), k ( T ) ~ exp(- E 0/ RT ).

9-7. k ( T ) ~ exp(- E 0 / RT ), k ( T ) ~ T × exp(- E 0 / RT ).

9-8. Линейную.

9-9. Нелинейную.

9-10. E 0 = E оп + 2 RT = 9.5 ккал/моль.

9-11. E оп = E 0 – (3/2) × RT при низких температурах.

9-12. E 0 = 234 кДж/моль.

9-13. = 18.0 Дж/(моль × К).

9-14. = 39.1 кДж/моль, = 63.1 Дж/(моль × К).

9-15. = 29.3 кДж/моль, = –27.1 Дж/(моль × К).

9-16. = –34.3 Дж/(моль × К).

9-17. = –49.0 Дж/(моль × К), = 106.1 кДж/моль.

 

§ 10

10-1. 5.5× 10 –6 См м –1 .

10-2.138.3 См × см 2 × моль –1 .

10-3.387.9 См × см 2 × моль –1 .

10-4.  2.0 × 10 –2 См × м 2 × моль –1 .

10-5.  8.10 × 10 –6 моль·л –1 .

10-6.  0.319.

10-7.  0.82; 0.0028.

10-8.  3.5 × 10 –4 м × с –1 .

10-9.  5.2 × 10 –5 м × с –1 , 193 с.

10-10.  0.097.

10-11.  116.7 См × см 2 × моль –1 .

10-12.  r = 2.0 Å; 0 = 2.7 ´ 10 –2 См × см 2 × моль –1 .

10-13.  19.9 См × см 2 × моль –1 ; 191.1 См × см 2 × моль –1 .

10-14.  k = 0.1264 См × м –1 ; x (Na + ) = 2.46 мм; x (Cl ) = 3.75 мм.

10-15.  r = 2.5 Å; n (H 2 O) = 5.

10-16.  0.179 моль × л –1 ; 2.737 ´ 10 –4 См × м 2 × моль –1 .

10-17.  K = 1.75 × 10 -7 моль × л –1 ; pH = 5.29.

10-18.  a = 0.125; [H + ] = 1.22 × 10 -4 моль × л -1 ; 0 = 330.7 См × см 2 × моль -1 .

10-19.  K = 5.6 × 10 -4 моль × л -1 ; = 0.09; [OH ] = 5.6 × 10 -3 моль × л -1 .

§ 11

 

11-1. 0.594.

11-2 0.163 моль × л –1 .

11-3. 0.67.

11-4, , , .

11-5. 0.00634.

11-6. 7.44 × 10 –5 .

11-7. a ± = 0.139; a = 3.74 ×10 –4 .

11-8. 0.90 моль × кг -1 .

11-9. 0.320 моль × кг -1  .

11-10. 0.05 моль × кг -1  .

11-11. 0.02 моль × кг -1  .

11-12. 0.06 моль × кг -1  .

11-13. 2.73 г.

11-14. (K + ) = 0.895; (Al 3+ ) = 0.367; (SO 4 2– ) = 0.641.

11-15. (Ca 2+ ) = 0.695; (Cl ) = 0.913; ± = 0.834.

11-16. (Ca 2+ ) = (SO 4 2– ) = ± = 0.657.

11-17. 1.4%.

11-18. 1×10 4 %.

11-19. 0.905.

11-20. 2.88 × 10 –9 моль × кг –1 .

§ 12

12-1.  E ° = –0.036 В.

12-2.  1.8 ×10 –10 , 1.3 × 10 –5 моль × кг –1 .

12-3.  1.3 × 10 –18 , 6.9 × 10 –7 моль × кг –1 .

12-4.  K = 1.8 × 10 6 .

12-5.  6.15 ×10 –13 .

12-6.  –4.400 кДж × моль –1 ; 5.384 кДж × моль –1 ; 32.8 Дж × моль –1 .

12-7.  H 0 = –217 кДж × моль –1 .

12-8.  S 0 = –18.75 Дж × моль –1 × K –1 .

12-9. 0.86.

12-10.  +0.12 В.

12-11.  1.47; 49.0; 8.0 × 10 16 .

12-12.  G ° = – 6.88 кДж × моль –1 ; H ° = – 21.2 кДж × моль –1 ; S ° = –48.1 Дж × моль –1 × K –1 .

12-13.  pH = 2.0.

12-14.  H = –209.7 кДж × моль –1 ; S = 6.4 Дж × моль –1 × K –1 .

12-15.  E = 1.0180 В.

12-16.  E = 0.4910 В.

 




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору