Экзаменационные билеты на 7

Билет 1
1. Необратимые реакции первого порядка.
2. Метод переходного состояния (активированного комплекса). Свойства
активированного комплекса. Статистический расчет константы скорости.
3. Зависимость тока от потенциала в условиях медленной стационарной
диффузии к плоскому электроду.
4. В реакции 2-го порядка А+В D начальные концентрации веществ А и
В равны, соответственно, 2,0 моль/л и 3,0 моль/л. Скорость реакции равна
1,2 10-3 моль/(л с) при [А]= 1,5 моль/л. Рассчитайте константу скорости и скорость реакции при [В]=1,5 моль/л.
5. В гальваническом элементе при температуре 298 К обратимо протекает
реакция Cd + 2AgCl = CdCl2 + 2Ag. Рассчитайте изменение энтропии реакции,
если стандартная ЭДС элемента E° = 0.6753 В, а стандартные энтальпии образования CdCl2 и AgCl равны –389.7 и –126.9 кДж⋅моль–1 соответственно.
Билет 2
1. Методы определения порядка реакции и вида кинетического уравнения.
2. Термодинамический аспект теории активированного комплекса. Энтропия активации. Соотношения между опытной и истинной энергией активации.
3. Перенапряжение электрохимической стадии.
4. Для некоторой ферментативной реакции константа Михаэлиса равна
0.035 моль⋅л–1. Скорость реакции при концентрации субстрата 0.110 моль⋅л–1
равна 1.15⋅10–3 моль⋅л–1⋅с–1. Найдите максимальную скорость этой реакции.
5. Для реакции
2 Fe3
2 Hg
2 Fe 2
Hg 22
константа равновесия равна 0,018 при 25° С и 0,054 при 35° С. Рассчитать
Е° при 45° С для элемента, в котором протекает эта реакция.
Билет 3
1. Обратимые реакции первого порядка. Определение элементарных констант из опытных данных.
2. Теория соударений в химической кинетике. Ее приближенная и более
строгая формулировка. Формула Траутца – Льюиса.
3. Поляризационные кривые.
4. Реакция первого порядка при температуре 70 0С завершается на 40% за
60 мин. При какой температуре реакция завершается на 80% за 120 мин, если
энергия активации равна 60 кДж/моль?
5. Эквивалентная электропроводность раствора гидроксида этиламмония
C2H5NH3OH при бесконечном разведении равна 232.6 См⋅см2⋅моль–1. Рассчитайте константу диссоциации гидроксида этиламмония, эквивалентную электропроводность раствора, степень диссоциации и концентрацию ионов гидроксила в растворе при разведении 16 л⋅моль–1, если удельная электропроводность
раствора при данном разведении равна 1.312⋅10–3 См⋅см–1.
Билет 4
1. Сложные реакции. Принцип независимости элементарных стадий. Параллельные реакции.
2. Мономолекулярные реакции. Теория активированного комплекса в
применении к мономолекулярным реакциям.
3. Плотность тока как мера скорости электродного процесса; поляризация
электродов. Стадии электродного процесса. Механизмы массопереноса: диффузия, миграция и конвекция.
4. Для обратимой реакции первого порядка Кравн=8, а k1=0,4 с-1. Вычислите время, при котором концентрации веществ А и В станут равными, если
начальная концентрация вещества В равна 0.
5. ЭДС элемента, в котором обратимо протекает реакция 0.5 Hg2Cl2 + Ag
= AgCl + Hg, равна 0.456 В при 298 К и 0.439 В при 293 К. Рассчитайте ∆G, ∆H
и ∆S реакции.
Билет 5
1. Последовательные реакции на примере двух необратимых реакций
первого порядка.
2. Теория соударений в применении к мономолекулярным реакциям.
Схема Линдемана и ее сопоставление с опытными данными. Причины неточности схемы Линдемана.
3. Понятие электродного потенциала. Классификация электродов и электрохимических цепей. Определение коэффициентов активности и чисел переноса на основе измерений ЭДС.
4. Установлено, что реакция 2-го порядка (один реагент) завершается на
75% за 92 мин при исходной концентрации реагента 0,24 М. Какое время потребуется, чтобы при тех же условиях концентрация реагента достигла 0,16 М?
5. Произведение растворимости Cu3(PO4)2 в воде при 25 C равно 1,1 10–37.
Рассчитайте ЭДС элемента Pt | H2 | HCl (pH = 0) | Cu3(PO4)2 (насыщ. р-р) | Cu
при 25 C.
Билет 6
1. Кинетический анализ процессов, протекающих через образование промежуточных продуктов. Принцип квази-стационарности Боденштейна и область его применимости.
2. Бимолекулярные реакции. Теория активированного комплекса в применении к бимолекулярным реакциям различного типа.
3. Уравнения Нернста и Гиббса-Гельмгольца для равновесной электрохимической цепи.
4. Энергия связи C-I в молекуле CH3I составляет 50
ккал
. Чему равна кимоль
нетическая энергия продуктов реакции CH3I + hν → CH3 + I при действии на
CH3I УФ света с длиной волны 253,7 нм?
5. Показать, что в случае концентрационного элемента
X | Х– (a1) || Х– (а2) | Х,
где Х– – отрицательный ион, уравнение для э.д.с. элемента записывается так:
E
RT a2
ln .
F
a1
Билет 7
1. Применение принципа стационарности для вычисления начальной скорости гомогенной каталитической реакции с участием одного реагента.
2. Фотохимические реакции. Элементарные фотохимические процессы.
Квантовый выход. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна.
3. Условия электрохимического равновесия на границах раздела фаз и в
электрохимической цепи. Связь ЭДС со свободной энергией Гиббса.
4. Определите порядок реакции 3A(газ) A3(тв.). Давление исходного вещества в одном опыте упало с 0,252 105 Па до 0,205 105 за 31 час, а в другом опыте, который проводился в том же сосуде при той же температуре, с 0,105 105 до
0,102 105 Па за 20 часов.
5. ЭДС элемента Pt | H2 | HBr | AgBr | Ag в широком интервале температур
описывается уравнением:
E (В) = 0.07131 – 4.99⋅10–4(T – 298) – 3.45⋅10–6(T – 298)2.
Рассчитайте ∆G , ∆H
C.
Билет 8
1. Уравнение Михаэлиса-Ментэн. Определение кинетических постоянных
этого уравнения из опытных данных.
2. Определение катализа. Общие принципы катализа и роль катализа в
химии. Примеры механизмов каталитических процессов.
3. Электрофоретический и релаксационный эффекты; эффекты Вина и
Дебая – Фалькенгагена.
4. Зависимость константы скорости разложения фосфина 4РН3 Р4 + 6Н2
от температуры выражается уравнением:
lg k
18963
2lg T 12.130 .
T
Рассчитайте опытную энергию активации этой реакции при 800 К.
5. Рассчитайте активность электролита a и среднюю ионную активность
a в 0.2 m растворе AlCl3 при 25 C, если = 0.305.
Билет 9
1. Зависимость константы скорости от температуры. Уравнение Аррениуса. "Эффективная" и "истинная" энергии активации.
2. Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ. Классификация реакций кислотно-основного типа. Кинетика и механизм реакций специфического
кислотного катализа.
3. Числа переноса и методы их определения. Подвижности ионов и закон
Кольрауша
4. Образец радиоактивного урана массой 100 г распадается по схеме:
239
U
23.5 мин
239
Np
2.35 сут
239
Pu
(над стрелкой указаны периоды полураспада). Рассчитайте массы нептуния и плутония через: 1) 20 мин; 2) 20 суток после начала распада. Определите
максимальную массу нептуния, которая может быть получена из данного образца урана.
5. Пиролиз ацетальдегида в газовой фазе характеризуется энергией активации 190 кДж⋅моль–1. В присутствии катализатора – паров иода – энергия активации уменьшается до 136 кДж⋅моль–1. Во сколько раз возрастает скорость
реакции в присутствии паров иода при 200 °С?
Билет 10
1. Цепные реакции. Элементарные процессы возникновения, продолжения, разветвления и обрыва цепей. Длина цепи.
2. Функции кислотности Гаммета и их использование при вычислении
скорости реакции и кинетических постоянных. Кинетика и механизм реакций
общего кислотного катализа. Уравнение Бренстеда и его использование в кинетике каталитических реакций.
3. Удельная и эквивалентная электропроводность.
4. Разложение некоторого вещества является реакцией второго порядка с
энергией активации 23,1 кДж/моль. При 300 К разложение этого вещества проходит со скоростью 95% в час. Вычислите температуру, при которой это вещество разлагается со скоростью 77,5% в мин.
5. При 25 C, концентрации HCl 0.50 моль⋅кг–1 и давлении H2 1 атм ЭДС
элемента Pt | H2 | HCl | Hg2Cl2 | Hg равна 0.318 В. Чему равен средний ионный
коэффициент активности HCl?
Билет 11
1. Разветвленные цепные реакции. Кинетические особенности разветвленных цепных реакций. Предельные явления в разветвленных цепных реакциях на примере реакции окисления водорода. Полуостров воспламенения.
2. Ферментативный катализ. Общие сведения о кинетике и механизмах
ферментативных реакций. pН – зависимость кинетических постоянных. Температурная зависимость кинетических постоянных. Субстратная специфичность
ферментов. Активные и адсорбционные центры ферментов. Общие сведения о
механизмах ферментативных реакций.
3. Неравновесные явления в растворах электролитов. Потоки диффузии и
миграции. Формула Нернста-Эйнштейна. Диффузионный потенциал.
4. Для реакции C2H5Br → C2H4 + HBr параметры уравнения Аррениуса
равны: A = 7,2⋅1012 с–1, E = 218,0 кДж⋅моль–1. Рассчитайте энтропию, энтальпию и энергию Гиббса активации этой реакции при 200 °С.
5. Рассчитайте удельную электропроводность 1.0⋅10–2 M водного раствора NaCl при 25 °C, считая, что подвижности ионов при этой концентрации равны их предельным подвижностям. Через слой раствора длиной 1 см, заключенный между электродами площадью 1 см2, пропускают ток силой 1 мА. Какое
расстояние пройдут ионы Na+ и Cl– за 10 минут?
Билет 12
1. Применение метода квазистационарных концентраций для описания
предельных явлений в окрестностях первого и второго пределов воспламенения.
2. Гетерогенный катализ. Определение скорости гетерогенной каталитической реакции. Явления отравления катализаторов. Роль адсорбции в кинетике
гетерогенных каталитических реакций. Энергия активации каталитической реакции.
3. Понятие средней активности и среднего коэффициента активности; их
связь с активностью и коэффициентом активности отдельных ионов.
4. Гидролиз некоторого гормона – реакция 1-го порядка с константой
скорости 0.125 лет–1. Чему станет равна концентрация 0,0100 М раствора гормона через 1 месяц? Рассчитайте период полураспада гормона.
5. Рассчитайте ионную силу раствора, содержащего 0.040 моль⋅кг–1
K3[Fe(CN)6], 0.030 моль⋅кг–1 KCl и 0.050 моль⋅кг–1 NaBr.
Билет 13
1. Реакции в потоке. Реакции идеального вытеснения и идеального смешения. Определение кинетических постоянных для различных реакций первого
порядка в реакторе идеального смешения.
2. Полуостров воспламенения. Период индукции. Зависимость скорости
реакции на нижнем пределе воспламенения от диаметра сосуда и природы его
поверхности.
3. Теория Дебая – Гюккеля. Потенциал ионной атмосферы. Уравнения
для коэффициента активности в первом, втором и третьем приближении теории
Дебая – Гюккеля.
4. Молекулы в сетчатке глаза человека способны передавать сигнал в зрительный нерв, если скорость поступления излучения равна 2⋅10–16 Вт. Найдите
минимальное число фотонов, которое должно за 1 с попадать на сетчатку глаза,
чтобы создать зрительное ощущение. Среднюю длину волны света можно принять равной 550 нм.
5. Ферментативная цепь дыхания заканчивается цитохромоксидазой, переносящей электроны на активированный кислород. Суммарная реакция может
быть представлена в виде
2cyt c(red) + 1/2 O2 + 2H+ = 2cyt c(ox) + H2O, E (25 C, pH = 7) = +0.562 В.
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса этой реакции. В каком направлении пойдет реакция при изменении кислотности раствора до: (а) pH = 4, (б)
pH = 9?
Билет 14
1. Последовательные реакции на примере двух необратимых реакций
первого порядка.
2. Колебательные реакции на примере реакции Белоусова-Жаботинского.
3. Ион-дипольное взаимодействие как основное условие устойчивости
растворов электролитов.
4. Реакция разложения бромметана 2СН3Вг С2Н6 + Br2 может протекать
по следующему механизму:
СН3Вr СН3 + Br (k1),
СН3 + СН3Вr С2Н6 + Br (k2),
Вr + СН3Вг СН3 + Br2 (k3), 2CH3 -> С2Н6 (k4).
Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для
скорости образования этана.
5. Рассчитайте радиус иона N CH 3 4 по закону Стокса из его предельной
подвижности в водном растворе при 25 °C. Вязкость воды при 25 °C равна
8.91⋅10–4 Па⋅с. Оцените предельную подвижность этого иона в глицерине, вязкость которого равна 1.49 Па⋅с.
Билет 15
1. Элементарные акты химических реакций и физический смысл энергии
активации. Поверхность потенциальной энергии для взаимодействия трех атомов водорода. Сопоставление результатов приближенных и точных расчетов
поверхности потенциальной энергии для этой системы.
2. Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ.
3. Химический и электрохимический способы осуществления окислительно-восстановительных реакций. Электрохимическая цепь и ее компоненты.
4. Определите порядок реакции 3A(газ) A3(тв.). Давление исходного вещества в одном опыте упало с 0,252 105 Па до 0,205 105 за 31 час, а в другом опыте, который проводился в том же сосуде при той же температуре, с 0,105 105 до
0,102 105 Па за 20 часов.
5. Гальванический элемент составлен из кадмиевого (E°(Cd2+/Cd) = −0,403
В) и хромового (E°(Cr3+/Cr2+) = −0,407 В) электродов.
а) Какая реакция будет происходить в элементе (Т = 298 К), если начальные концентрации Cd2+, Cr2+, Cr3+ равны 0,1 моль/л? б) Найти константу равновесия этой реакции. в) Написать полуреакции на катоде и аноде.