Bài tập Hóa lý - quá trình 4 - Hóa đại cương | Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
Bài tập Hóa lý - quá trình 4 - Hóa đại cương | Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng, ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học
Môn: Hóa Đại Cương (2333)
Trường: Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Thông tin:
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
Họ và tên sinh viên : MSSV: Lớp: Học phần: Hóa lý 2
BÀI TẬP QUÁ TRÌNH SỐ 4
Câu 1: Trình bày các phương pháp đã được học để xác định bậc phản ứng. Giải thích ý nghĩa và phạm vi
áp dụng của phương pháp cô lập trong xác định bậc phản ứng.
Câu 2: Nghiên cứu phản ứng ClO- - - - o (aq) + Br (aq)
BrO (aq) + Cl (aq) , ở 25 C người ta thu được các số liệu
thực nghiệm được cho trong bảng sau: [ClO-] Thời gian [Br-] Thời gian (giây) Ln[Br-] (mol.dm-3) (giây) (mol.dm-3) 0 1.00E-01 0 2.00E-03 40 9.90E-02 28 1.27E-03 80 9.85E-02 70 6.40E-04 120 9.83E-02 130 2.50E-04
a. Áp dụng phương pháp cô lập, hãy biện luận và chứng minh bậc phản ứng đối với Br-(aq) là bậc 1 và xác
định hằng số tốc độ biểu kiến (k’) của phản ứng bằng phương pháp đồ thị.
b. Biết bậc phản ứng của ClO- là bậc 1, hãy xác định hằng số tốc độ k của phản ứng ở 25oC.
Câu 3: Phương trình Arrhenius biểu diễn mối quan hệ giữa hằng số tốc độ k và nhiệt độ phản ứng có dạng:
k = A . exp (−Ea) RT
a. Hãy cho biết các ý nghĩa của các thông số có mặt trong phương trinhg Arrhenius nói trên và các thứ
nguyên (đơn vị) tương ứng của các thông số.
b. Biến đổi phương trình Arrhenius về dạng tuyến tính. Nêu ý nghĩa dạng tuyến tính của phương trình Arrhenius.
c. Xác định năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng ở các trường hợp sau:
c1. Tốc độ phản ứng tăng 3 lần khi nhiệt độ phản ứng tăng từ 30oC lên 40oC
c2. Tốc độ phản ứng tăng 3 lần khi nhiệt độ phản ứng tăng từ 100oC lên 110oC
c3. Tốc độ phản ứng tăng 3 lần khi nhiệt độ phản ứng tăng từ 1000oC lên 1010oC
c4. Trong 3 trường hợp trên, trường hợp nào thức tế không xảy ra. Tại sao?
Câu 4: Nghiên cứu phản ứng xảy ra trong pha khí: H2 + I2 2HI
Tại 373,15K hằng số tốc độ của phản ứng đo được là 8,7410-15 L.mol-1.s-1.
Tại 473,15K hằng số tốc độ của phản ứng đo được là 9,5310-10 L.mol-1.s-1.
a. Xác định bậc phản ứng tổng của phản ứng đã cho.
b. Xác định năng lượng hoạt hóa và hệ số đứng trước hàm mũ của phản ứng.
Câu 5: Công thức toán học tổng quát để xác định năng lượng hoạt hóa (Ea) có dạng:
E =R T2 (dln(k)) a dT
Biến đối phương trình trên để thu được phương trình Arrhenius. Câu
6 : Trong thiết bị phản ứng có V = const, phản ứng dime hóa Butadien (B) trong pha khí theo phản
ứng Diels-Alder tạo thành Vinylcyclohexen theo phản ứng:
là phản ứng bậc 2, hằng số tốc độ phản ứng k đo được ở các nhiệt độ khác nhau được cho trong bảng sau: T (K) 504 524 531 550 k (l.mol-1.K-1) 5,73×10-4 1,35×10-3 1,88×10-8 3,76×10-3 1/T lnk
a. Đề nghị phương pháp để xác định các giá trị k trong bảng trên.
b. Xác định Năng lượng hoạt hóa (Ea) của phản ứng và Hệ số trước hàm mũ
(A) của phương trình Arrhénius đối với phản ứng nghiên cứu.
c. Áp dụng thuyết va chạm đối với các phản ứng pha khí, hay cho biết ý
nghĩa của Hệ số đứng trước hàm mũ A
Bài 7: Nghiên cứu phản ứng nhiệt phân Ethylene Oxide - (EtO) ở 687K như sau: (CH CH 2 2)O CH + CO 4
Tại thời điểm t = 0, khi phản ứng chưa xảy ra, thì áp suất tổng của hệ (Pt) chính là áp suất của
Ethylene Oxide (PoEtO) và bằng 116 torr. Áp suất tổng (Pt) của hệ phản ứng được đo theo thời
gian và có kết quả như bảng sau: kết quả thu được ở bảng sau như sau : Thời gian / Phút 0 5 7 9 12 Áp suất tổng (Pt) / torr 116 123 126 129 133
a. Chứng minh rằng : Trong suốt quá trình phản ứng, áp suất riêng phần của Ethylene Oxide: P(CH = 2Po - Pt. 2CH2)O (CH2CH2)O Hướng dẫn: Xét phản ứng: C2H4O → CH4 + CO
Ở thời điểm t=0: PoEtO 0 0 Ở thời điểm t: P o EtO = P EtO - X X X
với X là áp suất của Ethylene Oxide (EtO) mất đi do phản ứng Pt = PEtO + PCH4 + PCO
b. Thay nồng độ bằng áp suất riêng phần, hãy viết phương trình vi phân biểu diễn mối quan hệ
giữa tốc độ phản ứng vào áp suất riêng phần của Ethylene Oxide - (EtO): (CH2CH )O 2 trong phản ứng nói trên.
c. Hoàn thành bản số liệu sau từ bảng thực nghiệm đã cho. Thời gian / Phút 0 5 7 9 12
Áp suất riêng phần của EtO, PEtO/ torr Ln(PEtO)
d. Bằng phương pháp đồ thị, chứng minh
phản ứng phân hủy ethylene oxide (EtO)
nói trên là bậc 1 theo EtO và xác định
hằng số tốc độ (k) của phản ứng ở nhiệt độ 687K.
e. Cho biết năng lượng hoạt hoá của phản
ứng phân hủy ethylene oxide (EtO) nói
trên là 55kJ/mol, hãy xác định hằng số tốc
độ của phản ứng này khi thực hiện ở 750K.
Câu 8: Phản ứng: NO 2 + CO
NO + CO 2là phản ứng bậc 2 đối với NO2 và bậc 0 đối với
CO, hợp chất trung gian của phản ứng này là NO . 3
a. Viết phương trình của định luật tác dụng khối lượng của phản ứng nói trên.
b. Viết phương trình vi phân biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ các chất tham gia.
c. Đề xuất cơ chế phản ứng NO2 + CO
NO + CO 2 với 2 phản ứng nguyên tố và cho biết
phản ứng nguyên tố nào chậm nhất quyết định tốc độ phản ứng. Giải thích.
Câu 9: Nghiên cứu động học của phản ứng 2NO 2+ O3
N2O 5+ O ,2 người ta đề xuất cơ chế
của phản ứng gồm 2 giai đoạn (phản ứng) nguyên tố nối tiếp nhau như sau: (1) NO2 + O 3 NO + O 3 2 (2) NO3 + NO 2 N 2O 5
a. Hãy xác định: (i) Hợp chất nào có hoạt tính hóa học mạnh nhất trong số các chất có mặt trong
cơ chế phản ứng. (ii) Hợp chất trung gian của phản ứng. (iii) Giai đoạn chậm quyết định tốc độ
phản ứng, (iv) Phân tử số của các phản ứng nguyên tố.
b. Viết phương trình của định luật tác dụng khối lượng của phản ứng đã cho. Câu 10
: Phương trình xác định tần số va chạm của 2 phân tử A2 và B2 áp dụng cho thuyết va chạm được biểu diễn như sau: . T
Z=π . d2 (8.kB )1/2. N .n .n 12 π . μ Av A B 2 2 12 m . m A B v ớ i μ = 2 2
; d =1 (d +d ) 12 m + m 12 2 A B 2 2 A B 2 2
Trong hệ đơn vị Metric, thứ nguyên và giá trị của các đai lượng lần lượt là: d12 = [m]; 12 = [kg]; T = [K]; k -23 2 -2 -1 23 -1 B = 1,38.10 m kg s K ; NAv = 6,303.10 mol
a. Hãy cho biết các ý nghĩa của các thông số có mặt trong phương trình nói trên
b. Theo thuyết va chạm, tốc độ của phản ứng tỷ lệ với các đại lượng nào?
c. Áp dụng phương trình nói trên để xác định tỷ lệ (phần) va chạm có hiệu quả để xảy ra phản ứng ở
373,15K đối với phản ứng pha khí: H2 + I2 2HI
khi hằng số tốc độ của phản ứng là 8,7410-15 L.mol-1.s-1. Bài làm Câu 8:
a. Phương trình của định luật tác dụng khối lượng của phản ứng trên: r = k.[NO 2 0 2] .[CO]
b. Phương trình vi phân biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ các chất tham gia:
Theo định luật tác dụng khối lượng, ta có: ⅆ [N O ] r = 2 = k.[NO 2 0 2] .[NO] = k[NO2]2 ⅆt 1 ⇒ = 1 + [ kt NO ] [NO ] 2 2 0
c. Giai đoạn 1: NO2 + NO2 → NO3 + NO
Giai đoạn 2: NO3 + CO → NO + CO2
Phản ứng nguyên tố ở giai đoạn 1 quyết định tốc độ phản ứng vì NO2 là phân tử bền nên cần thời
gian phản ứng lâu và NO3 là hợp chất không bền có hóa trị cao nên dễ dàng phản ứng tiếp nên
phản ứng nguyên tố giai đoạn 2 có tốc độ nhanh hơn giai đoạn 1. Đồng thời dựa vào phương trình
vận tốc phản ứng ở trên: r = k.[NO2]2 thì số 2 là phân tử số của phản ứng chậm nhất.