ЭКСПЕРИМЕНТ 1. Исследование кинетики реакций первого порядка.

1. Выберите нужную реакцию из списка, задайте начальную концентрацию исходного вещества. Задания для каждого варианта приведены в таблице 1.

 

ТАБЛИЦА 1. (не перерисовывать)

Значения начальной концентрации

Номер компьютера/ Номер в списке группы	1, 15
Реакция	С2Н6 ¾® 2 ·СН3 (ЕА = 354 кДж/моль)
С0, моль/л		2,5		3,5		4,5
Т, К
Номер компьютера/ Номер в списке группы
Реакция	циклопропан ¾® пропен (ЕА = 272 кДж/моль)
С0, моль/л		2,5		3,5		4,5
Т, К

 

2. Нажмите кнопку “Старт” и через некоторое время после начала процесса нажмите кнопку “Стоп”. Запишите в таблицу 2 значение текущей концентрации исходного вещества (в правом окне) и времени (определяется по положению точки на графике). Повторяя эту процедуру 5-6 раз, заполните табл. 2.

 

ТАБЛИЦА 2. Результаты измерений и расчетов.

Изменение концентрацииот времени для реакциипри температуреК.

t, с
С(t), моль/л
ln C

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА:

1. Вычислите и запишите в таблицу 2 все указанные значения.

2. По данным табл. 2. постройте графики экспериментальных зависимостей ln C = f(t). По наклону полученной прямой определите значение константы скорости данной реакции. Также константу скорости можно найти по данным табл. 2 по формуле: . Сравните полученное значение со значением, которое приводится в окне модели.

3. Используя полученное значение константы скорости и справочные данные об энергии активации исследуемой реакции (см. табл. 1), определите по формуле 4 значение константы скорости этой реакции при другой температуре, указанной для данного варианта.

ЭКСПЕРИМЕНТ 2. Определение порядка химической реакции по компоненту (2 способа).

Задания для каждого варианта приведены в таблице 3.

 

ТАБЛИЦА 3 (не перерисовывать).

Значения начальной концентрации.

Номер компьютера/ Номер в списке группы	1, 15
Реакция	2НI ¾® Н2 + I2
С0, моль/л		2,5		3,5		4,5
Номер компьютера/ Номер в списке группы
Реакция	2NO2 ¾® 2NO + O2
С0, моль/л		2,5		3,5		4,5
Номер компьютера/ Номер в списке группы	1, 8, 15	2, 9	3, 10	4, 11	5, 12	6, 13	7, 14
Реакция	2N2O ¾® 2N2 + O2
С0, моль/л	1; 2; 4; 5	1,5; 2,5; 3,5; 4,5	1,5; 2,5; 4; 5	1; 2; 3,5 4,5	1; 2,5; 3,5; 5	1,5; 2,5; 3; 4	1,5; 2; 3,5; 4

 

1 способ. Выберите реакцию 2НI ¾® Н₂ + I₂ или 2NO₂ ¾® 2NO + O₂ в зависимости от номера компьютера и установите требуемую начальную концентрацию. Нажмите кнопку “Старт” и через некоторое время после начала процесса нажмите кнопку “Стоп”. Запишите в таблицу 4 значения текущей концентрации исходного вещества и скорости реакции (в правом окне). Повторяя эту процедуру несколько раз, заполните таблицу 4.

 

ТАБЛИЦА 4. Результаты измерений и расчетов.

Изменение скорости разложенияи концентрации исходного вещества при температуреК от времени.

 

t, c
С(t), моль/л
ln C
v(t), моль / л ·с
ln v

 

2 способ. Выберите реакцию 2N₂O ¾® 2N₂ + O_2.. Последовательно задавайте указанные в таблице 3 начальные концентрации исходного вещества. Запишите в таблицу 5 значения начальной концентрации исходного оксида азота и значения начальной скорости (в правом окне).

 

ТАБЛИЦА 5. Результаты измерений и расчетов.

Изменение скорости разложения оксида азотаот его начальной концентрации при температуреК.

С0, моль/л
ln C0
v0, моль / л ·с
ln v0

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:

1. Вычислите и запишите в таблицы все указанные значения.

2. По данным табл. 4. постройте графики экспериментальных зависимостей ln v(t) от ln C(t). По тангенсу угла наклона прямой определите порядок реакции по исходному веществу. Расчет можно производить и по данным табл. 4. по формуле .

3. По данным табл. 5. постройте графики зависимостей ln v₀ от ln C₀. По тангенсу угла наклона прямой рассчитайте порядок реакции. Расчет можно производить и по данным табл. 5. по формуле .

4. Сделайте вывод, всегда ли значение порядка реакции можно определить, исходя из записанного уравнения реакции.

 

Вопросы и задания для самоконтроля

 

1. Что изучает химическая кинетика?

2. Дайте определение скорости химической реакции.

3. Приведите примеры быстрых и медленных химических реакций.

4. Как формулируется основной закон химической кинетики? В чем заключается его математическое выражение?

5. Что такое порядок реакции?

6. Как определяется порядок реакции?

7. Приведите примеры реакций первого и второго порядков.

8. Что такое константа скорости химической реакции?

9. Как описывается температурная зависимость константы скорости химической реакции?

10. Что такое энергия активации?

11. Как изменится скорость реакции 2CO + O₂ ¾® 2CO₂ , если концентрации исходных веществ увеличить в 3 раза?

12. Каталитическое разложение оксида азота при высоких температурах протекает по уравнению первого порядка N₂O ¾® N₂ + O. Вычислить начальную скорость реакции и время полуреакции, если исходная концентрация оксида азота 1,5 моль / л, а константа скорости реакции равна 4·10^-4 с^-1.

13. Период полураспада радиоактивного изотопа ¹³⁷Cs, который попал в атмосферу в результате Чернобыльской аварии, составляет 29,7 лет. Через какое время количество этого изотопа составит 1% от исходного?

14. Для реакции распада силана SiH₄ (г.) ¾® Si (кр.) + 2H₂ (г.) температурная зависимость константы скорости записывается в виде k = 2·10¹³·exp(-51700/RT). Определить начальную скорость реакции при 700 К, если исходная концентрация силана С₀(SiH₄) = 0,1 моль/л.

15. Константа скорости разложения диоксида азота 2NO₂ ¾® 2NO + O₂ при 600 К равна 84 л / (моль·с), а при 640 К 410 л / (моль·с). Вычислить энергию активации данной реакции и предэкспоненциальный множитель.