bài tập chương 1 động hóa học

Tính thời gian cần thiết để xà phòng hóa 50% acetat etyl.. Muốn xong 60% phải mất bao nhiêu phút... Phản ứng TN cân bằng:... Bằng thực nghiệm người ta đã xác định phản ứng có bậc hai đố

BÀI TẬP CHƯƠNG 1: ĐỘNG HÓA HỌC

Bài 1: Chu kỳ bán hủy của N2O5 ở 25oC là 5,7 giờ Tính hằng số tốc độ của phản ứng và thời gian để phân hủy 75 %, 87,5 % , nếu phản ứng là bậc nhất

Giải:

Do n = 1 nên 0,693 0,693

t1/2 = = 5,7 giờ → k 1 = = 0,1215 giờ -1

k1 5,7

t 75% = 2 t1/2 = 2 5,7 = 11,4 giờ

t 87,5% = 3 t1/2 = 17,1 giờ

pp 2: có thể tính theo pp thông thường

1 CoA

t75% = ln

k1 CoA - 0,75.CoA

Bài 2: Ở 10oC hằng số tốc độ của phản ứng xà phòng hóa ( bậc hai) acetat etyl là 2,38 lit/ đlg Phút Tính thời gian cần thiết để xà phòng hóa 50% acetat etyl Nếu cho 1lit acetat etyl nồng độ 1/20 N tác dụng với:

a) 1 lit NaOH 1/20 N

b) 1 lit NaOH 1/10 N

Giải:

a) 1 lit acet 1/20 N + 1lit NaOH 1/20 N

1 1

t1/2 = = = 16,8 phút

k2 CoA 2,38 (1/40) b) 1 lit acet 1/20 N + 1lit NaOH 1/10 N

Từ pt chu kỳ bán hủy

1 2.CoA - CoB 1 2.1/20 – 1/40

t 1/2 = ln = ln[ ]

k2(CoA - CoB) CoA 2,38(1/20 – 1/40) 1/20

= 6,87 phút Bài 3: Trong 10 phút phản ứng bậc 1 và bậc 2 đều xong 40% Muốn xong 60% phải mất

bao nhiêu phút

Giải :

n = 1

1 CoA 1 CoA

k1 = ln = ln →

10 CoA - 0,4.CoA 40% t60% CoA - 0,6CoA 60%

t60% = 15,9 phút

n = 2

k2 = - = -

10 CoA – 0,4.CoA CoA 40% t60% CoA – 0,4.CoA CoA 60%

→ t60% = 22,5 phút

Bài 4: Ở 378oC chu kỳ bán hủy của một phản ứng bậc nhất là 366 phút Tính thời gian phân hủy 75% ở 450oC Biết rằng năng lượng hoạt hóa của phản ứng đó là E

= 52000 Cal/mol

Giải :

Ở 378 o C = 378 + 273 = 651o K

k1 = 0,693/t1/2 = 0.693/363 = 1,91.10-3 phút -1

Ở 450o C = 450 +273 = 723o K

kT2 E 1 1 E ( T2 - T1 )

ln = - ( - ) =

kT1 R T2 T1 R T1.T2

k723 52000 ( 723 – 651) k723

ln = = 4,00 → = 54,598

k651 1,987 723.651 k651

→k723 = 54,598 1,91.10-3 = 0,10428 phút -1

t 75% = 2.t1/2 = 2.0,693/1,0428.10-1 = 13,3 phút

Bài 5: Tính bậc của phản ứng nhiệt phân B2H6 ở 100oC theo các số liệu sau :

Nồng độ B2H6.102, mol / l 2,153 0,433

Giải:

Sử dụng pt phản ứng bậc n:

- dC/dt = k.Cn ; lg ( - dC/dt ) = lg k + n lgC Lấy số liệu (1) và (2):

lg ( - dC/ dt)1 – lg (- dC / dt)2 = n

lg C1 – lgC2

p tỉ lệ với C nên :

lg 7,4 - lg 0,73

n = = 1,44 ≈ 3/2

lg 2,153 – lg 0,433

Bài 6: Chu kỳ bán hủy NH3 ở 1100oC khi không có không khí N2 và H2 trong hỗn hợp ban đầu phụ thuộc vào áp suất ban đầu của NH3 như sau:

Hãy xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng

Giải:

sử dụng pt chu kỳ bán hủy:

2n-1 - 1

t1/2 =

(n-1) kn CoAn - 1

Chia hai số liệu cho nhau: T1/2 CoA n – 1 CoA n - 1 t1/2 C’oA

= = → ln = (n – 1) ln →

T’1/2 CoAn – 1 CoA t1/2 CoA

ln (3,7/ 1,7) 0,77777

n = 1 - = 1 - ≈ 0

ln (130/58) 0,80709

ln( 7,6/3,7)

n = 1 - ≈ 0

ln ( 265/130) phản ứng bậc 0 2 0 – 1 - 1 CoA po

t1/2 = = = → ko

(0 – 1) ko.CoA0 - 1 2.ko 2.ko

ko1 = 17,4 ; ko2 = 17,6 ; ko3 = 17,0 → ktb = 17,3 mmHg/phút

Bài 7: Theo dõi mức độ diễn biến của phản ứng giữa những lượng tương đương của cacbon oxyt và Clo có xúc tác xảy ra theo phương trình sau : CO + Cl2 → COCl2 Ở 300oK quan sát thấy áp suất tổng cộng của hệ giảm theo bảng sau : Thời gian, phú 0 5 10 15 21 Áp suất tổng, mmHg 724 675 622 585 551 Hãy xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng Giải : Ban đầu : có lượng tương đương CO và Cl2 tức là PCO = PCl2 và chỉ có CO và Cl2 nGọi Ptổng đầu = Po CO + Cl 2 → COCl 2 t = 0 Po/2 Po/2 0

t (Po/2 – x) (Po/2 – x) x

ptổng tại thời điểm t là : Pt = ∑Pi = (Po/2 – x) + (Po/2 – x) + x = Po – x

→ x = Po – Pt

Dùng pp thay thế :

n = 1 1 CoA 1 Po/2 1 Po

k1 = ln ; k1 = ln = ln

t CoA - x t Po/2 – (Po – Pt) t 2Pt - Po

k 1tb = 0,03128 phút -1

∆k1/k1tb = (k1tb – k1)/k1tb, % 0,069 0,055 0,023 0,012

n = 2 1 1 1 1 x

k 2 = - = =

t C oA - x C oA t (CoA – x) CoA

1 P o - P t 1 P o - P t k2 = =

t P o /2 (P o /2 – (P o - P t ) t P o /2 ( P t – P o /2

k2 = (Po - Pt)/[t Po/2 ( Pt – Po/2)] 104 0,864 1,08 1,147 1,204

k 2tb = 3,04.10 -4 phút -1 mmHg -1

∆k2/k2tb = (k2tb – k2)/k2tb, % 0,195 0,0065 0,0689 0,122

Nhận xét: k 1 có sai số tương đối ít hơn k 2 , chọn n= 1.

Bài 8: Hãy chứng minh rằng phản ứng bậc 3: 2NO + H2 → 2 NOH

Có thể diễn ra thích hợp cho cả hai cơ chế sau mặc dù có giai doạn9 không phải tam phân tử:

a) NO + H2 ⇌ NOH2 ( K )

NOH2 + NO → 2NOH ( k ) b) 2NO ⇌ N2O2 ( K’)

H2 + N2O2 → 2NOH (k’ )

Giải:

a) Phản ứng TN (cân bằng):

[NOH2]

K = → [NOH2] = K.[NO] {H2] (*)

[ NO][H2] Lưu ý:Nếu phản ứng: ν1 A + ν2B → ν’1 E + ν’2 F Tốc độ đơn trị: W = - dCA/dt = - (ν1/ν2)dCB/dt = (ν1/ν’1) dCE/dt =… Hay W = -(1/ν1) dCA/dt = - (1/ν2)dCB/dt = (1/ν’1) dCE/dt =… Viết tốc độ phản ứng theo d[NOH]/ dt: (½).d[NOH]/dt = k.[NO].[NOH2] Hay d[NOH]/dt = 2k[NO][NOH2] Thay [NOH2] từ pt (*): d[NOH]/dt = 2 k[NO]2K[H2] = 2kK[NO]2[H2] (bậc 3) b) [N2O2]

K’ = → [N2O2] = K’[NO]2 (**)

[NO]2

d[NOH]/dt = 2k’ [N2O2][H2] thay [N2O2] từ pt (**): d[NOH]/dt = 2k’[H2][NO]2.K’ ( bậc ba) Bài 9: Người ta đề nghị phản ứng nhiệt phân ozon như sau: O3→ O2 + O k1 O + O2 → O3 k-1 O + O3 → 2O2 k2 a) Dùng pp nồng độ ổn định hãy thiết lập phương trình tốc độ phân hủy O3 với sự có mặt của các hằng số tốc độ phản ứng k1, k-1, k2 và nồng độ O2, O3 b) Bằng thực nghiệm người ta đã xác định phản ứng có bậc hai đối với O2 Hãy tìm mối quan hệ cần thiết giữa các đại lượng hằng số tốc độ và nồng độ để có phương trình động học thống nhất với thực nghiệm Giải: a) O là chất trung gian không bền, nên k1[O3]

d[O]/dt = k1[O3] – k-1[O].[O2] – k2[O].[O3] ≈ 0 → [O] =

k-1[O2] + k2[O3] Thay [O] này vào pt tốc độ phân hủy O3: d[O3]

- = k1[O3] – k-1[O][O2] + k2[O][O3] =

dt

- k1k-1[O3][O2] + k1k2[O3] 2k2k1[O3]2

= k1[O3] + =

k-1[O2] + k2[O3] k-1[O2] + k2[O3] b) Nếu k-1[O2] >> k2[O3] thì có: d[O3] - 2k1k2 [O3]2 [O3]2

≈ ≈ k trong đó k =- 2k1k2/k-1

dt k-1[O2] [O2]

BÀI TẬP CHƯƠNG 2: ĐIỆN HÓA HỌC