Zadanie 1. Dane poniżej dotyczą następującej reakcji:
(CH3)3CBr + H2O → (CH3)3COH + HBr
Wyznacz rząd reakcji, stałą szybkości oraz stężenie molowe (CH3)3CBr pozostałego po 43,8 h reakcji.
t [h]
0
3,15
6,20
10,00
18,30
30,80
[(CH3)3CBr] [10-2 mol⋅l-1]
10,39
8,96
7,76
6,39
3,53
2,07
Zadanie 2.Dla pewnej pierwszorzędowej reakcji rozkładu w podanych temperaturach zaobserwowano następujące stałe szybkości:
k [10-3 s-1]
2,46
45,1
576
θ [°C]
0
20,0
40,0
Oblicz energię aktywacji tej reakcji.
Zadanie 3. Przebiegający w fazie gazowej rozkład kwasu octowego w temperaturze 1189 K zachodzi na drodze dwóch równoległych reakcji pierwszego rzędu:
1) CH3COOH → CH4 + CO2 (k = 3,74 s-1)
2) CH3COOH → H2C=C=O + H2O (k = 4,65 s-1)
Jaka jest maksymalna procentowa wydajność tworzenia ketenu CH2CO w tej temperaturze?
Zadanie 4. Gazowy cyklopropan ogrzany do temperatury 500°C izomeryzuje do propenu. Stopień konwersji w tej przemianie badano chromatograficznie dla różnych ciśnień początkowych otrzymując następujące wyniki:
p0 [Tr]
200
200
400
400
600
600
t [s]
100
200
100
200
100
200
p [Tr]
186
173
373
347
559
520
gdzie p0 oznacza ciśnienie początkowe, zaś p ciśnienie końcowe cyklopropanu. Jaki jest rząd oraz stała szybkości tej reakcji w podanych warunkach?
Zadanie 5. Addycja halogenowodorów do alkenów odegrała fundamentalną rolę w badaniach mechanizmów reakcji organicznych. W jednej z prac, w pewnym zakresie temperatury, badano mieszaninę złożoną z chlorowodoru (do 25 atm) i propenu (do 5 atm). Powstający 2-chloropropan śledzono za pomocą spektroskopii NMR. a) Wykaż, że jeżeli reakcja A + B → P przebiega przez krótki czas δt, stężenie produktów spełnia równanie: [P]/[A] = k[A]m-1[B]nδt, jeśli ta reakcja jest m-tego rzędu względem A i n-tego rzędu względem B. b) W serii doświadczeń wykazano, że stosunek stężeń chloropropanu do propenu nie zależy od stężenia propenu, natomiast stosunek stężeń chloropropanu do HCl, przy stałej ilości propenu, zależy od stężenia HCl. Dla δt ≈ 100 h (co w skali reakcji jest czasem krótkim) ten ostatni stosunek rośnie od zera do 0,05 gdy ciśnienie p(HCl) = 10 atm; od zera do 0,03 gdy p(HCl) = 7,5 atm; od zera do 0,01 gdy p(HCl) = 5,0 atm. Jakie są rzędy reakcji względem każdego z reagentów?
Zadanie 6. Wyprowadź całkowe wyrażenie na równanie kinetyczne reakcji drugiego rzędu v = k[A][B], jeśli reakcja ta przebiega według równania 2A + 3B → P.
Zadanie 7. Wykaż, że stosunek t1/2 / t3/4, gdzie t1/2 jest czasem połowicznej przemiany, zaś t3/4 jest czasem, po którym stężenie A spada do 75% wartości początkowej (czyli t3/4 < t1/2), można wyrazić jako funkcję jedynie zmiennej n. Może on zatem posłużyć do szybkiego określania rzędu reakcji.