Документ: Основы физической химии, страницы 611-615

	§ 16. Ответы	259
16-40.	S(O2) > S(H2).
16-41.	Kp = 5,50 · 10−9.
16-42.	Kp = 4,27 · 10−15.
16-43.	Kp = 3,81 · 1019.
16-44.	Kp = 58,7.
16-45.	Указание. При высоких температурах отношение сумм по состо-

яниям определяется отношением масс и приведенных масс молекул, которое равно 1.

16-48.

H : r

= 0,276 нм, c = 0,413 Дж

·

моль−1

·

нм6

;

0

2

0

3·

2

·

1

·

6

10−

Дж

моль−

нм .

He: r = 0,266 нм, c = 5,16

B2(T2πNA

−

pVm

σ3 3

ε

kT

16-49.

) = 2πNAσ

3

exp

ε

1

. Уравнение состоя-

1

a3

1

ния:

= 1 +

1 − a

− 1

exp

− 1 .

RT

3Vm

kT

16-50.

.

Указание

Продифференцируйте уравнение (16.41) по температуре.

16-52.

Θi

=

KL,ipi

, i = 1, 2.

1 + KL,1p1 + KL,2p2

16-53.

Θ

= KL,ид

nRT

exp −

βn

KL,идp 1 −

βp

, где давление

1

−

Θ

V

2RT

описывается уравнением

состояния (16.40) (см. ч. 1, § 16), а параметр неиде-

альности β относится к одному молю газа.

§ 17

17-3. а) 2; б) 3.

17-5. Прямой — в 3 раза, обратной — в 9 раз. 17-6. 2,10 моль · л−1 · с−1 и 3,15 моль · л−1 · с−1. 17-7. 1,065 моль · л−1 · с−1 и 1,704 моль · л−1 · с−1.

17-8. 3/2.

17-9. Второй порядок по метану, минус третий — по водороду и общий —

минус первый порядок.
17-10.	4,0	·	10−5 бар−1				с−1.
17-11.				np − p0		n·
	r = k				.
17-12.	б).			n − 1
17-13.	r = 2,39 · 10−9 моль · л−1 · с−1.
17-14.	k = 4,5 · 10−5				л · моль−1 · с−1.
17-15.	k = 2,0 · 10−4				л · моль−1 · с−1, r = 8,0 · 10−6 моль · л−1 · с−1.
17-16.	В 6,0 раз.
17-17.	[A]0/[B]0 = 2 : 1.
17-18.	k = 7,31 · 10−5 с−1.
17-19.	k = 1,0 · 10−6				л · моль−1 · с−1.
17-20.	r = 9,36 · 10−6 моль · л−1 · с−1.

260 Ответы

17-21. а) r0 = k[C12H12O11]0 = 1,76 · 10−3 моль · л−1 · мин−1;

б) r = 1,52 · 10−3 моль · л−1 · мин−1; в) r = 1,29 · 10−3 моль · л−1 · мин−1.

17-22. а) r0 = 2,50 · 10−3 моль · л−1 · мин−1;

б) r = 2,32 · 10−3 моль · л−1 · мин−1; в) r = 2,06 · 10−3 моль · л−1 · мин−1. 17-23. а) 3/2; б) 5/2.

17-24. а) 3/2; б) 1.

§ 18

18-1.	τx = −		1	ln(1 − x).
			k
18-2.	90 мин.
18-3.	Больше 197 лет.
18-4.	53,8 сут.
18-5.	15,1 ч.
18-6. а) 0,641 мг; б) 0,178 мг.
18-7.	15%.
18-8. τ1/2 = 5,70 ч; а) p = 501,5 Торр; б) p = 515 Торр.
18-9.	c = 0,0099 М; τ1/2 = 5,55 лет.
18-10.	а) 122 с; б) 176 с; в) 405 с; г) 20,2 мин; д) 7,1 · 10−10 моль · л−1.
18-11.	3,0 · 1016.
18-12.	k = 0,0500 моль · л−1 · c−1; τ1/2 = 4,00 с.
18-13.	Пересекутся. Координаты точки пересечения: (1/k, 0).
18-14.	p = p0 · [2 − exp(−kt)]; t = ln 2/k. Степень протекания 50%.
		p	1
18-15.	p =	0	1 +			; t = 2RT/(p0k). Степень протекания 2/3.
		2			1 + p0kt/RT

18-16. а) 0; б) 25%; в) 33,3%; г) 37,8%.

18-17. Через 1 ч: pA = 0,5 бар, pB = 0,25 бар, pобщ = 0,75 бар. Через 2 ч: pA = 0,33 бар, pB = 0,33 бар, pобщ = 0,66 бар. Через 3 ч: pA = 0,25 бар, pB = = 0,375 бар, pобщ = 0,625 бар. После окончания реакции: pA = 0, pB = 0,5 бар,

pобщ = 0,5 бар.

18-18. а) 6,25%; б) 14%; в) 0.

18-19. Реакция первого порядка.

18-20. Через 26,3 мин.

18-21. 2,57 · 10−4 с.

18-22. 3,8 мин.

18-23. 7,4 мин.

18-24. а) 4,0 мин; б) 97 с.

18-25. k = 0,248 моль · л−1 · мин−1; τ1/2(A) = 42,8 мин; τ1/2(B) = 123 мин.

18-26. k = 0,302 моль · л−1 · мин−1; τ1/2(A) = 51,0 мин; τ1/2(D) = τ1/2(B) = = τ1/2(C) = 39,0 мин.

exp [(p + a)kt] +

	§ 18. Ответы	261
18-27.	k = 0,422 моль · атм−1 · мин−1.
18-28.	k = 0,087 сут−1.
18-29.	k = 0,049 л2 · моль−2 · мин−1.
18-30.	τ1/2 = 25,0 мин; k = 2,77 · 10−2 мин−1. Q = 214 кДж.
18-31.	k = 5,21 · 10−10 Па−2 · с−1; p = 37,8 кПа.

Указание. − dpdtNO = kp2NOpO2 = 21 kp3NO.

18-32. а) Кривая концентрации имеет перегиб, а кривая скорости — максимум; б) кривая концентрации и кривая скорости — монотонные, без перегибов.

18-33. x(t) = a exp [(p + a)kt] − a1 .

p

Максимум скорости достигается, когда x = (a − p)/2.

18-34.

kt =

1

ln

(p + x)a

+

2x

.

(a + 2p)2

(a − 2x)p a(a + 2p)(a − 2x)

Максимум скорости достигается, когда

0ln 4ap

+ 2

− a

1.

[A] = 4[P], т. е. a − 2x = 4(p + x): tmax = k(a + 2p)2

1

2p

18-35.

kt =

1

ln

(p + x)a

+

x

. Максимум скорости дости-

(a + p)2

(a − x)p p(a + p)(p + x)

1

0ln

2a

1

a

1.

гается, когда 2[A] = [P], т. е. p + x = 2(a − x): tmax =

−

+

k(a + p)2

p

2

p

18-36.

При

ν = 0, x = 1 − exp −

kpρ

l .

RT

18-37.

− [Δνx + (1 +

ν) ln(1 − x)] =

kpρ

l.

RT

§ 19

19-1.

Второй порядок, k = 0,040 л · моль−1 · с−1.

19-2.

n = 3.

19-3.

n = 2.

19-4. r = k · [A] · [B]2.

19-5.

Второй порядок по A, первый — по В.

19-6. Первый порядок по HgCl2, второй — по C2O24−.

19-7. Первый порядок по CH3C(O)CH3, первый — по H+, нулевой — по I2.

19-8. Первый порядок по BBr3, первый — по PBr3, нулевой — по H2. EA = 186 кДж · моль−1.

19-9. Первый порядок. k = 0,0669 мин−1. 19-10. Первый порядок. k = 3,51 · 10−3 мин−1. 19-11. Первый порядок. k = 8,60 с−1.

19-12. n = 2.

19-13. Первый порядок. k = 0,351 мин−1; τ1/2 = 1,97 мин.

19-14. Первый порядок. k = 0,0336 мин−1.

262

Ответы

19-15.	Второй порядок. k = 2,37 · 107 л · моль−1 · с−1.
19-16.	Первый порядок по каждому веществу. k = 0,081 дм3 · моль−1 · с−1.
19-17.	Второй порядок. k = 0,0596 л · моль−1 · мин−1.
m(NH4CNO) = 2,93 г.
19-18.	n = 0.
19-19.	Нулевой по Br2, первый по ацетону и по H+.
19-20.	n = 1.
19-21.	n = 1,5.
19-22.	n = 1,5.
19-23.	n = 1,7.
19-24.	n = −1; k = −0,709 Па2 · с−1.

§ 20

20-1.	39 ◦C.
20-2.	1,9.
20-3.	а) 85 кДж · моль−1; б) 920 кДж · моль−1.
20-4. а) 349 К; б) 270 К.
20-5.	47 ч.
20-6.	В первом случае.
20-7.	Eпp − Eобр =		Hпp.
20-8.	В a1,5	раз.
20-9. E = E1 + E2 − E3; A = A1A2/A3.
20-10.	k1 = 4,6 · 10−2		мин−1, k2 = 1,7 · 10−1 мин−1; EA = 90 кДж · моль−1.
20-11.	42 ◦C.
20-12.	17 ◦C.
20-13.	A = 8,00 · 1010		с−1.
20-14.	k = 0,47 л · моль−1 · с−1; T = 481 К.
20-15.	EA = 214 кДж · моль−1, k = 0,165 л · моль−1 · мин−1.
20-16.	EA = 265,7 кДж · моль−1, k = 52,8 л · моль−1 · мин−1.
20-17.	EA = 150 кДж · моль−1, k = 3,55 · 10−6 с−1.
20-18.	а) τ	= 1010 лет; б) τ		= 2,2 ч.
	1/2		1/2
20-19.	а) τ1/2 = 30 с; б) τ1/2 = 0,04 с.
20-20.	τ1/2 = 23,6 ч; τ1/2 = 4,95 ч.
20-21.	EA = 47,1 кДж · моль−1, k = 79,0 л · моль−1 · мин−1.
20-22.	EA = 104 кДж · моль−1, k = 5,71 л · моль−1 · мин−1.
20-23.	E2 − E1 = 113 кДж · моль−1.
20-24.	306 К.
20-25.	Eоп = 49,6 кДж · моль−1.
20-26.	EA = 96,9 кДж · моль−1, A = 8,81 · 1013 с−1, τ1/2 = 761 с, t = 154 с.

	§ 20. Ответы	263
20-27.	EA = 111 кДж · моль−1, A = 3,38 · 109	л · моль−1 · с−1.
20-28.	EA = −13,8 кДж · моль−1, A = 3,74 · 108 см6 · моль−2 · с−1.
20-29.	а) T = 479 К; б) t = 24,5 мин.

20-30. а) Eпp = 186 кДж · моль−1,	Aпp	= 9,21 · 1013	см3 · моль−1 · с−1	;
Eобp = 165 кДж · моль−1, Aобp = 1,57 ·	1014	см3 · моль−1	· с−1; б) K773 =
= 2,22 · 10−2; K973 = 4,35 · 10−2;	в)	Hпp = 21,1	кДж · моль−1	;
Sпp = −4,49 Дж · моль−1 · К−1; г) 23,0%.

§ 21

21-2. τ1/2 =

ln [2k1/(k1 − k−1)]

.

k1 + k−1

21-3. τ

=

ln [3k1/(2k1 − k−1)]

. (k ) = 2k .

1/3

k1 + k−1

−1 min

1

21-4.

3,6 с.

21-5.

k1 = 3,09 · 10−3

мин−1, k−1 = 1,02 · 10−2

мин−1.

21-6.

k1 = 6,41 · 10−5

с−1, k−1 = 1,31 · 10−5 с−1.

1 + b

1 + a

t =

ln

− ln

= 13970 лет.

21-7.

1 − b

1 − a

2k

21-8. −k1

21-9. τ1/2(A) = τ1/2(B) = τ1/2(D) = ln 2/(k1 + k2).

21-10.

k1 = 5,4 · 10−3

с−1, k2 = 4,8 · 10−3

с−1.

21-11.

k1 = 0,025 мин−1, k2 = 0,014 мин−1, k3 = 0,031 мин−1.

21-12.

k1 = 0,011 мин−1, k2 = 0,024 мин−1, k3 = 0,052 мин−1.

21-13.

Указание. Воспользуйтесь уравнением Аррениуса в виде

E = RT 2d ln k/dT .

21-14.

E1 − E2 = 48,2 кДж · моль−1.

[B]max = a

k2

k2/k1

21-16.

1−k2/k1

. 1) [B]max

→ (ak1/k2). 2) [B]max → a.

k1

21-17.

[B] = akt exp (−kt).

21-18.

[A] =

a

a + be−(a+b)kt , [B] =

b

b + ae−(a+b)kt ,

a + b

1

2

τ1/2(A) =

ln

b

,

k(a + b)

b

− a

τ

(B) =

1

ln

2a

.

1/2

k(a + b)

a − b

21-19.

а) m(239Np) = 44,5 г, m(239Pu) = 0,100 г; б) m(239Np) = 0,276 г,

m(239Pu) = 99,7 г. mmax(239Np) = 96,6 г.

21-20.

0,058 мин.

Материал: Основы физической химии

Смотрите также: