ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ

1. Для исследования кинетики реакций применяются различные физические и химические методы. Приведите примеры трех реакций, для каждой из которых укажите, как можно следить за ходом ее протекания и на основании каких измерений можно определять скорость этой реакции. Подберите примеры таким образом, чтобы для каждого из них можно было указать свою методику. Для одного из приведенных вами примеров укажите, как на основании экспериментальных измерений осуществляется определение константы скорости реакции.

2. а) Объясните, как может повлиять на скорость реакции:

1) изменение концентрации реагента;

2) изменение температуры реакции;

3) присутствие катализатора.

4) Постройте график зависимости концентрации реагента от времени и укажите, как с помощью этого графика определить начальную скорость реакции.

б) 1) Какой смысл имеют термины порядок реакции, константа скорости и лимитирующая (скорость определяющая) стадия? Почему нельзя вывести кинетическое уравнение реакции из стехиометрического уравнения реакции? 2) Для реакции установлено, что скорость реакции пропорциональна концентрации реагента Т и квадрату концентрации реагента U. Запишите кинетическое уравнение этой реакции, определите ее полный порядок и выведите размерность (единицы измерения) для константы скорости.

3) Большинство реакций протекает экзотермично. Почему же так редко встречаются самопроизвольные экзотермические реакции?

в) Радиоактивный распад описывается кинетическим уравнением первого порядка. Постройте график изменения активности какого-либо радиоактивного изотопа в зависимости от времени и объясните смысл термина период полураспада Как зависит период полураспада от начальной концентрации (активности) изотопа?

г) Газофазная реакция между реагентами А и В имеет нулевой порядок по реагенту А и второй порядок по реагенту В. Когда концентрации реагентов А и В равны соответственно 1,0 и скорость реакции равна

Вычислите начальную скорость реакции, когда концентрации реагентов А и В равны соответственно 2,0 и Укажите, что произойдет со скоростью реакции, если:

2) объем сосуда, в котором проводятся реакции, станет втрое больше;

3) давление реагента В станет вдвое больше.

3. а) Объясните смысл терминов константа скорости и порядок реакции.

б) При исследовании рекомбинации атомов X с образованием молекул в газовой фазе в присутствии аргона, протекающей по уравнению

получены следующие экспериментальные данные.

При поддержании постоянной концентрации аргона, равной

При поддержании постоянной концентрации атомов X, равной

Определите порядок реакции по [X] и по и на этом основании определите полную константу скорости образования молекул

в) Кратко опишите фотохимическую реакцию между метаном и хлором.

4. Запишите кинетическое уравнение реакции общего вида и дайте определение используемых при этом терминов или просто объясните их смысл. Исследование скорости гидролиза сложного эфира в избытке водного раствора кислоты при 298 К привело к следующим данным:

а) Пользуясь миллиметровой бумагой, постройте график зависимости доли негидролизованного эфира от времени.

б) Определите тангенс угла наклона касательной к построенной вами кривой при указанных ниже значениях доли негидролизованного эфира; укажите, в каких единицах измеряется эта характеристика (сообразно с размерностью величин, откладываемых вдоль осей координат), и кратко объясните смысл проделанной вами работы.

Доля негидролизованного эфира: 0,8, 0,6, 0,4, 0,3, 0,2. Какими сведениями вы теперь располагаете?

в) Постройте график зависимости найденных вами значений тангенса угла наклона касательных к кривой от какой-либо другой величины, соответствующей кинетическому уравнению гидролиза первого порядка. Какие предположения вам пришлось сделать для этого? Укажите размерность (единицы измерения) константы скорости.

(Использовать интегральную форму кинетического уравнения не обязательно.)

По первому из построенных вами графиков измерьте промежутки времени, за которые происходит последовательное уменьшение вдвое доли негидролизованного эфира, и усредните полученный результат. Поясните, что вы определили, и приведите один пример подобного явления, обнаруживающегося в химии.

5. а) Укажите пять факторов, которые могут оказывать влияние на скорость химической реакции.

б) Реакцию между иодид-ионами и персульфат (-ионами в водном растворе можно представить уравнением

Опишите метод исследования скорости этой реакции, позволяющий определить порядок реакции по персульфатным ионам.

в) Гидролиз метилацетата может быть представлен уравнением

Если этот гидролиз проводится в присутствии водного раствора соляной кислоты в бане, поддерживающей температуру постоянной, он приводит к следующим данным:

1) Укажите, для чего используются соляная кислота и баня с постоянной температурой.

2) Постройте график зависимости от времени.

3) Пользуясь построенным вами графиком, покажите, что реакция имеет первый порядок по эфиру.

4) Воспользуйтесь уравнением к [эфир] и построенным вами графиком, чтобы определить значение к, и укажите размерность этой величины.

6. а) Хлорид реагирует с ионами оксалата в растворе, в результате чего происходит осаждение

Ниже указаны начальные скорости этой реакции при 373 К для растворов с различной концентрацией, выраженные в моль- прореагировавшего

1) Запишите кинетическое уравнение этой реакции, выразив ее скорость в дифференциальной форме.

2) Определите порядок реакции по каждому реагенту.

3) Вычислите значение константы скорости и укажите ее размерность (единицы измерения).

4) Сравните полученные результаты со стехиометрическим уравнением реакции и сделайте соответствующие выводы.

б) Постройте графики зависимости концентрации реагента от времени для реакции разложения газа А, показывающие относительные скорости разложений первого и второго порядков. Снабдите эти графики пояснительными надписями.

в) Что означает термин период полупревращения? Как должен зависеть период полупревращения в реакции разложения газа А, описанной в пункте (б), от начальной концентрации газа А при разных порядках этой реакции?

г) Скорость разложения пероксида водорода можно измерять путем титрования раствором калия (перманганата калия) в кислой Среде, отбирая из реакционной смеси через определенные промежутки времени образцы одинакового объема и проводя их титрование; такая методика приводит к следующим результатам:

Определите период полупревращения для этой реакции разложения, выведите ее кинетическое уравнение и объясните, как можно вычислить константу скорости.

7. а) Объясните смысл термина энергия активации. Как это понятие позволяет качественно объяснить зависимость скорости химической реакции от температуры?

б) В приведенной ниже таблице указаны значения константы скорости к для реакции между гидроксидом калия и бромоэтаном в этаноле при различных температурах Т.

1) Пользуись этими данными, определите графическим способом значение энергии активации для рассматриваемой реакции.

2) Вычислите начальную скорость реакции в растворе при температуре 318,0 К, если концентрации гидроксида калия и бромоэтана равны каждая.

8. Рассмотрим следующую реакцию:

За протеканием этой реакции можно следить, используя то обстоятельство, что соединение А реагирует с кислым раствором иодида калия, в результате чего высвобождается иод, а соединение В не вступает в такую реакцию.

Для определения начальной скорости реакции при различных значениях начальной концентрации соединения А был выполнен ряд экспериментов. В результате были получены следующие данные:

Один из возможных путей этой реакции может быть представлен следующей схемой:

Образец соляной кислоты, меченной радиоактивными хлорид-ионами, смешали с образцом соединения А и дали реакции полностью завершиться. Оставшиеся в конце реакции хлорид-ионы осадили в виде хлорида серебра, и радиоактивность этого материала сравнивали с радиоактивностью эквивалентного образца хлорида серебра, полученного из другой порции меченой соляной кислоты, а) Предложите и опишите экспериментальную методику определения концентрации

реагента (соединения А) через определенные промежутки времени по мере протекания реакции.

б) Используя приведенные выше табличные данные, определите порядок реакции по соединению А. Поясните ход ваших рассуждений.

в) Должен ли, по вашему мнению, хлорид серебра, взятый из реакционной смеси, быть более или менее радиоактивным, чем хлорид серебра, полученный из соляной кислоты?

Объясните свой ответ, основываясь на предполагаемом механизме реакции.

9. а) Объясните смысл терминов период полупревращения, константа скорости и порядок реакции.

Разложение вещества А в водном растворе, катализируемое основанием, исследовали, измеряя увеличение объема раствора при постоянной температуре. При этом были получены следующие результаты:

Основываясь на том факте, что концентрация непрореагировавшего вещества А пропорциональна разности постройте надлежащий график по данным эксперимента 1, который позволит показать, что реакция имеет первый порядок по реагенту А.

Вычислите константы скорости первого порядка по данным экспериментов 1 и 2.

Из полученных результатов определите порядок реакции по ОН-.

Каков полный порядок реакции? Определите значение полной константы скорости реакции (с указанием размерности).

10. а) Постройте энергетическую диаграмму эндотермической реакции, сделайте на ней необходимые надписи и покажите, что энергия активации этой реакции должна быть не меньше, чем изменение энтальпии для прямой реакции.

б) Для любой радикальной реакции по вашему выбору проиллюстрируйте смысл терминов инициирование, развитие цепи и обрыв цепи, а также цепная реакция. Назовите два других процесса, которые протекают как цепная реакция. Изобразите энергетическую диаграмму стадии обрыва цепи.

в) Проиллюстрируйте смысл термина переходное состояние, приведя три примера переходных состояний для реакции по вашему выбору.

г) Объясните влияние температуры на скорость реакций, используя диаграмму, иллюстрирующую, как небольшое изменение температуры способно оказывать большое влияние на скорость реакции.

11. Опишите явление катализа, иллюстрируя свой ответ рядом примеров использования катализаторов, главным образом в лабораторных условиях, но также и в промышленности.

Вам следует обсудить гомогенный и гетерогенный катализ, а также то, каким образом катализаторы открывают новые пути протекания реакций.

12. Стиральные порошки, содержащие ферменты (энзимы), появились лишь в последние годы, но сами ферменты известны уже давно.

а) Что представляют собой ферменты?

б) Объясните, почему стиральные порошки с ферментами появились только недавно.

в) Ферменты, используемые в стиральных порошках, относятся к пищеварительным ферментам. Как это объяснить?

г) Почему при использовании стирального порошка, содержащего ферменты, белье следует замочить на несколько часов (на ночь) в мыльном растворе, а не кипятить в нем?