Đang tải... (xem toàn văn)
Hóa lý là môn khoa học nghiên cứu về các hiện tượng vĩ mô và hạt trong các hệ thống hóa học về các nguyên tắc, thực tiễn và các khái niệm vật lý như chuyển động, năng lượng, lực, thời gian, nhiệt động lực học, hóa học lượng tử, cơ học thống kê, động lực học phân tích và cân bằng hóa học.
BÀI TẬP HÓA LÝ CHƯƠNG 1-3 Thời gian bán hủy phản ứng phân hủy 14C 5700 năm Người ta xác định lượng 14C mẫu vật 18% so với mẫu nguyên thủy, xác định “tuổi” mẫu vật Giã sử phản ứng bậc t1/2=0,693/k→k=1,215789474.10-4(năm-1) ln(a/a-x)=kt→ln(100/18)=kt→t=14104,4(năm) Giả sử có phản ứng bậc 1: N2O5 NO2 + NO3 có số k = 0,076 s-1 nhiệt độ xác định a Tính tốc độ phản ứng [N2O5 ] = 0,035 M b Nếu phản ứng bậc 2, bậc 0, tốc độ phản ứng xem k không đổi a)v1=k.[A]=2,66.10-3(M/s) b)-Bâc2:v2=k(a-x)2=9,31.10-5(M/s) -Bậc 0: v0=k=0,076 s-1 Chu kỳ bán hủy N2O5 2,05.104 giây 25oC Tính số tốc độ phản ứng thời gian cần thiết để phản ứng hết 70% lượng chất ban đầu 35oC phản ứng bậc lượng hoạt hóa phản ứng 103kJ/mol t1/2=0,693/k1→k1=3,38.10-5(s-1) ln(k2/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→k2=1,3.10-4(s-1) ln(a/a-x)=k2t→ln(100/30)=k2t→t=9261(s) Ở 378oC, chu kỳ bán hủy phản ứng bậc 363 phút Tính thời gian để phản ứng hết 35% lượng ban đầu 400oC, biết lượng hoạt hóa phản ứnglà21,8kJ.mol-1 t1/2=0,693/k1→k1=0,002(phút-1) ln(k2/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→k2=2,28.10-3(phút-1) ln(a/a-x)=k2t→ln(100/65)=k2t→t=197,6(phút) Cho phản ứng hóa học sau: 2N2O5 4NO2 + O2 Xác định tốc độ phản ứng tạo thành NO2 tạo thành O2 tốc độ phản ứng phângiảiN2O5là4,2.10-7M/s Phản ứng phức tạp: Gồm giai đoạ Ta có: v=k.[N2o5] Chưa giải Cho phản ứng A + B C có bậc động học tác chất với k = 0,01 mol.l-1.s-1 Nồng độ ban đầu tác chất 0,65 M Tính nồng độ A sau phút 45 giây (1/a-x) -(1/a)=kt→x=0,26367(M)→Nồng độ =a-x=0,38633(M) Cho số liệu thực nghiệm phản ứng 2NO + H2 N2 + 2H2O Vận tốc phản ứng (M s-1) Nồng độ NO (M) Nồng độ H2 (M) 0,1 0,1 0,2 1,23.10-3 2,46.10-3 4,92.10-3 0,1 0,2 0,1 a Xác định bậc phản ứng b Xác định số tốc độ phản ứng Ta có: v=k.[NO]n.[H2]m v1=k.(0,1)n.(0,1)m v2=k.(0,1)n.(0,2)m v3=k.(0,2)n.(0,1)m v2/v1→m=1 v3/v1→n=2 a)Bậc phản ứng b)1,23.10-3=k.(0,1)2.(0,1)→k=1,23(1/M2s) M/s=a.M2.M→a=M2/s Cho phản ứng A + B C có bậc động học tác chất Nồng độ ban đầu tác chất 0,5M Tính nồng độ cịn lại A sau 55 giây biết số tốc độ phản ứng k = 5.10-3 mol-1.l.s-1 (1/a-x) -(1/a)=kt→x=0,0604(M)→Nồng độ =a-x=0,4396(M) Cho phản ứng sau: A + B C Tiến hành thí nghiệm 25oC với nồng độ ban đầu tác chất khác nhau, có kết sau: Thí nghiệm Nồng độ ban đầu tác chất (mol/L) A B 0,1 0,1 0,1 0,2 Vận tốc tức 5(mol/L.s) thời 4 x 10- 0,2 0,1 16 a Xác định bậc tổng quát phản ứng b Viết biểu thức định luật tác dụng khối lượng c Xác định số tốc độ phản ứng 25oC d Tính vận tốc phản ứng nồng độ chất A 0,05M nồng độ chất B 0,1M Ta có: v=k.[A]n.[B]m v1=k.(0,1)n.(0,1)m v2=k.(0,1)n.(0,2)m v3=k.(0,2)n.(0,1)m v2/v1→m=0 v3/v1→n=2 a)Bậc phản ứng b)v=k.[A]2 c) v1=k.0,12→k=0,004(L2/mol2.s) d)v=k.[A]2=10-5(mol/Ls) 10 Cho giá trị thực nghiệm phản ứng sau: S2O8 + 3I- 2SO42- + I3Thí nghiệm [S2O8] 0,10 0,05 0,10 [I-] 0,044 0,044 0,022 Xác định: a Phương trình động học phản ứng b Hằng số tốc độ phản ứng c Tốc độ phản ứng [S2O8] = 0,8M [I-] = 0,05M Ta có: v=k.[S2O8]n.[I-]m v1=k.(0,1)n.(0,044)m v2=k.(0,05)n.(0,044)m v3=k.(0,1)n.(0,022)m v2/v1→n=1 v3/v1→m=1 a)v=k.[S2O8].[I-] v=k.[A].[B] Tốc độ đầu (M/s) 4,4.10-4 2,2.10-4 2,2.10-4 b)k=0,1(M/s) c)v=k.[S2O8].[I-]=4.10-3(M/s) 11 Cho phản ứng bậc 1: 2N2O5 4NO2 + O2 có số k1 = 5,1.10-4 s-1 nhiệt độ 25oC lượng hoạt hóa 103kJ/mol Biết nồng độ đầu [N2O5] = 0,45 M a Tính nồng độ lại sau phản ứng hết phút 15 giây nhiệt độ 28oC? b Sau nồng độ N2O5 giảm từ 0,45M thành 0,25M phản ứng xảy nhiệt độ 28oC? c Sau nồng độ N2O5 giảm từ 0,45M thành 0,25M phản ứng xảy nhiệt độ 35oC ? a) ln(k2/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→k2=7,7.10-4(s-1) ln(a/a-x)=k2t→x=0,044(M)→Nồng độ lại =0,45-0,044=0,406(M) b)a-x=0,25→x=0,2(M) ln(k3/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T3)→k3=7,7.10-4(s-1) ln(a/a-x)=k3t→t=763,36(s) c)a-x=0,25→x=0,2(M) ln(k4/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T4)→k4=2.10-3(s-1) ln(a/a-x)=k4t→t=293,89(s) 12 Ở 20oC, phản ứng kết thúc sau 123 giây 40oC, sau 40 giây Tính lượng hoạt hóa phản ứng ln(t1/t2)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→Ea=42,824kJ/mol 13 Một phản ứng bậc có k800oC = 5.10-3mol-1.l.s-1 k875oC = 7.10-3mol-1.l.s-1 Tính lượng hoạt hóa phản ứng ln(k2/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→Ea=45,95kJ/mol 14 Cho giá trị thực nghiệm phản ứng sau: N2O5 (k) NO3 (k) + NO2 (k) Thời gian (s) 25 50 75 [N2O5] (M) 0,882 0,677 0,557 Thời gian (s) [N2O5] (M) 100 125 150 175 a Xác định bậc phản ứng số tốc độ phản ứng 0,458 0,377 0,310 0,255 b Dự đoán nồng độ N2O5 250 giây a) Ta có: 15 Phản ứng thủy phân CH3Cl phản ứng bậc Ở 20oC, phản ứng có số tốc độ 3,32.10-10 s-1 lượng hoạt hóa phản ứng 116kJ/mol Tính chu kỳ bán hủy phản ứng 31oC Ta có: ln(k2/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→k2=1,86.10-9(s-1) t1/2=0,693/k2=372580645,2(s) 16 Một phản ứng có k1 = 1,22.10-4 s-1 27oC k2 = 1,98.10-5 s-1 17oC Xác định lượng hoạt hóa phản ứng số tốc độ phản ứng 50oC Ta có: ln(k2/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T2)→Ea=131,5kJ/mol ln(k3/k1)=Ea/R.(1/T1-1/T3)→k3=5,2.10-3(s-1) 17 Năng lượng hoạt hóa phản ứng phân giải H2O2 75,3 kJ/mol Nếu chất xúc tác làm gia tăng tốc độ phản ứng lên 300 lần, lượng hoạt hóa phản ứng giảm bao nhiêu? (Giả sử số A không đổi nhiệt độ phản ứng 25oC.) Ta có: v2=300v1 ln(v1)=-Ea1/RT+lnA→lnA=ln(v1)+Ea1/RT ln(v2)=-Ea2/RT+lnA=-Ea2/RT+ln(v1)+Ea1/RT →ln(v2/v1)=(Ea1-Ea2)/RT→Ea2=61,17kJ/mol →Năng lượng hoạt hóa phản ứng giảm 14,13 kJ/mol 18 Ở 55oC, phản ứng khơng có xúc tác kết thúc sau 40 phút, có xúc tác, phản ứng kết thúc sau 36 giây Hỏi chất xúc tác làm thay đổi lượng hoạt hóa nào? Ta có: ln(1/t1)=-Ea1/RT+lnA→lnA=ln(1/t1)+Ea1/RT ln(1/t2)=-Ea2/RT+lnA=-Ea2/RT+ln(1/t1)+Ea1/RT ln(t1/t2)=(Ea1-Ea2)/RT→Ea1-Ea2=2,79kJ/mol →Năng lượng hoạt hóa phản ứng khơng có xúc tác cao có xúc tác 2,79kJ/mol 19 Khi xử lý nước lựu ép điều kiện nhiệt độ khác nhau, nồng độ vitamin C (mg/100ml) giảm dần theo thời gian Kết thể bảng sau: Thời (phút) 15 gian Xử lý 70oC Xử lý 80oC Xử lý 90oC 0,173 0,158 0,116 30 45 60 75 90 0,166 0,158 0,152 0,145 0,038 0,15 0,142 0,135 0,129 0,122 0,108 0,103 0,091 0,09 0,087 a Tính số tốc độ phản ứng phân hủy vitamin C điều kiện nhiệt độ khác nhau, biết nồng độ ban đầu 0,198mg/100ml Sự phân hủy xảy theo qui luật phản ứng bậc b Tính lượng hoạt hóa phản ứng 20 Một phản ứng enzyme xúc tác có thông số nồng độ tác chất tốc độ phản ứng cho bảng sau: [S] (M) Vận tốc (M/s) 0,98 1,95 3,91 7,81 15,63 31,25 62,50 125 250 10 12 28 40 55 75 85 90 97 a Vẽ đồ thị mô tả tương quan vận tốc phản ứng nồng độ chất (Đồ thị phương trình Mischaelis-Menten) b Xác định giá trị Km Vmax phản ứng