Вопросы к итоговой &quot

Вопросы к итоговой работе «Кинетика и катализ»
1.
Предмет и задачи химической кинетики. Дайте определение основным понятиям: а) простые
и сложные реакции; б) элементарный акт химического взаимодействия; в) механизм химической реакции; г) молекулярность и порядок реакции; д) энергия активации; е) катализ и катализатор; ж) период полупревращения.
2.
Сформулируйте закон действующих масс для простых и сложных реакций. Константа скорости химической реакции. Запишите математическую форму ЗДМ на примере конкретной реакции. Укажите причины несоответствия между молекулярностью и порядком реакции.
3.
Дайте характеристику дифференциальным и интегральным методам определения порядка
реакции.
4.
Охарактеризуйте виды зависимости скорости химических реакций от температуры. Правило
Вант-Гоффа. Что называется температурным коэффициентом Вант-Гоффа?
5.
Охарактеризуйте необратимые реакции 0, 1, 2-го порядка (исходные концентрации реагирующих веществ равны и отличны). Приведите дифференциальную и интегральную формы соответствующих кинетических уравнений. Выведите интегральное уравнение. Приведите кинетическую кривую для реакции. Дайте значение периода полураспада.
6.
Как зависит скорость от энергии активации? Дайте характеристику активным молекулам,
природе активационного барьера. Проанализируйте кривую потенциальной энергии некатализируемой: а) экзотермической реакции; б) эндотермической реакции. Укажите методы расчета энергии активации.
7.
Приведите классификацию сложных реакций. Охарактеризуйте типы сложных реакций и
приведите примеры. Что называется лимитирующей стадией. Кинетика фотохимических реакций. Закон Гротгуса-Дреппера. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна. Дайте
понятие квантовому выходу. Объясните причины его отклонения в сторону меньших и больших значений.
8.
Приведите классификацию сложных реакций. Охарактеризуйте типы сложных реакций и
приведите примеры. Что называется лимитирующей стадией. Кинетика обратимых реакций.
9.
Кинетика параллельных реакций.
10. Кинетика гетерогенных реакций. Закон Фика. Охарактеризуйте кинетическую и диффузионную области гетерогенных процессов.
11. Кинетика последовательных реакций.
12. Кинетика цепных реакций. Приведите примеры разветвленных и неразветвленных реакций.
Основные этапы цепных реакций.
13. Сформулируйте основные положения теории активных соударений Аррениуса. Приведите
расчет скорости бимолекулярной реакции по теории столкновений. Охарактеризуйте энергию
активации, предэкспоненциальный множитель, стерический фактор.
14. Сформулируйте основные положения теории переходного состояния. Приведите основные
уравнения ТПС. Покажите, как стерический фактор зависит от энтропии образования переходного комплекса.
15. Охарактеризуйте основные понятия катализа. Укажите значение катализа. Охарактеризуйте
сущность гомогенного катализа. Роль промоторов, ингибиторов, сенсибилизаторов, каталитических ядов.
16. Сущность гетерогенного катализа. Проанализируйте основные теории гетерогенного катализа.
17. Механизм ферментативного катализа. Виды ферментов. Приведите кинетическую кривую
субстрата проанализируйте уравнение Михаэлиса-Ментен.
1.
Физический смысл константы Михаэлиса-Ментен. Число оборотов фермента. Дайте представление о конкурентном и неконкурентном ингибировании фермента.
Задачи к итоговой работе «Кинетика и катализ»
1. Венгерский препарат «Калий-нормин» нормализует количество ионов калия в сыворотке крови.
После приема таблеток концентрация ионов калия в сыворотке крови изменилась следующим образом:
t, час
0
4
8
12
СК+, моль/л
4,6
4,4
4,2
4,03
Определите константу скорости реакции распада таблеток и порядка реакции.
24
3,53
2. Во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры от 250С до 850С, если
энергия активации равна 100 кДж/моль. Рассчитайте температурный коэффициент скорости этой
реакции.
3. Реакция НСОН + Н2О2 → НСООН + Н2О протекает по уравнению 2-го порядка. Если смешать равные объемы одномолярных растворов, то через 2 часа при температуре 60° С молярная
концентрация уксусной кислоты будет равна 0,215 моль/л. Вычислите константу скорости реакции, определите, через сколько времени прореагирует 90% исходных веществ?
4. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 20° С до 170° С,
если при повышение температуры на каждые 25° скорость реакции увеличивается в 3 раза?
5. Константа скорости реакции НСОН + Н2О2 → НСООН + Н2О 2-го порядка при 60° С равна
0,7544 л/моль · ч. Сколько граммов муравьиной кислоты образуется через 1 час после начала реакции, если смешать по 0,5 л раствора формальдегида и раствора пероксида водорода: С (НСОН) =
С (Н2О2) = 1 моль/л?
6. Константа скорости реакции при 600 К равна 7,5, а при 650 К – 450. Вычислите Еа, рассчитайте
константу скорости при 700 К и предэкспоненциальный множитель.
7. Фармацевтический препарат этилхлорид вызывает временную анестезию. При гидролизе (в среде 80%-го этилового спирта) обнаружено, что изменение его концентрации происходит следующим образом:
t, час
С (С2Н5Сl), моль/л
0
0,312
4
0,258
10
0,186
27
0,085
37
0,047
Определите константу скорости реакции, порядок реакции и период полупревращения.
8. Введением катализатора энергия активации реакции при 200С снижена на 38 кДж/моль. Во
сколько раз возрастает скорость реакции?
9. Константа скорости гидролиза новокаина при 313К равна 6,6·10-7 мин-1, энергия активации реакции равна 55,2 кДж/моль. Сколько процентов новокаина разложится за 10 дней хранения при
293К?
10. На основании данных таблицы:
t, 0С
25
40
50
55
Кср, мин-1
9,67
73,4
268
491
Вычислите температурный коэффициент скорости реакции гидролиза сахарозы для каждого температурного интервала и средний в пределах от 250С до 550С.
11. Для реакции разложения сульфацила натрия при 460 К константа скорости равна 0,036 мин-1, а
при 518К равна 0,343 мин-1. Определите температурный коэффициент скорости и константу скорости реакции при 486К.
12. Для определения срока годности порошка папаверина гидрохлорида проведено исследование
по методике «ускоренного старения» при температурах 500С и 800С. Рассчитаны константы скорости реакции при разных температурах: k50° = 5,2 · 10–4 сут–1; k80° = 1 · 10–3 сут–1. Определите срок
годности порошка при температуре 200С.
13. Для реакции гидролиза аллилхлорида в 80%-ом этиловом спирте получены следующие экспериментальные данные:
t, 0С
0
25
35
К, сек-1
1,06·10-5
3,19·10-4
9,86·10-4
Определите графически энергию активации и константу скорости при 150С.
45
2,92·10-3
14. Появление изотопа азота имеет место при ядерных взрывах. Один из изотопов имеет период
полураспада 0,03 часа. Какая части его распадается через сутки после начала процесса?
15. Температурный коэффициент скорости реакции гидролиза 5%-го норсульфазола натрия равен
3. При какой температуре нужно проводить «искусственное старение» препарата, чтобы скорость
его разрушения возросла в 80 раз?
16. Сахароза в присутствии Н+ ионов подвергается гидролизу: С12H22O11 + H2O → 2C6H12O6.
Средняя константа скорости равна 1,118·10-2 мин-1. Найдите процент: проинвертировавшей сахарозы через 100 минут после начала реакции.
17. При хранении таблеток амидопирина было установлено, что при 800С и 900С константы скорости разложения соответственно равны 1,64·10-6 с-1 и 4,2·10-6 с-1. Определите срок хранения таблеток (время разложения 10% вещества) при 200С.
18. Константа скорости при 200С равна 0,03, а при 400С равна 0,5. Вычислить Еа и рассчитать константу скорости реакции при 300С.
19. Содержание раствора солюсульфона при гидролизе за 14 дней уменьшилось на 6,85%. Определите константу скорости процесса, период полупревращения, срок хранения препарата.
20. Энергия активации некоторой реакции равна 44,4 кДж/моль. Чему равна константа скорости
этой реакции при 1200С, если при 200С она составляет 3·10-3? Рассчитать величину предэкспоненциального множителя.
21.Денатурация белка (реакция 1-го порядка) при 600С прошла за 15,82 минуты на 50%. Определите время его распада на 90% при этих же условиях.