Для реакции (табл. 2) определите порядок и константу скорости всеми возможными способами, используя данные о ходе процесса во времени t.
Исходные данные.
2С2Н5ОН + 2 Br2 → СН3СООС2Н5 + 4НBr,
Спирт в большом избытке,
С – концентрация брома, ммоль/дм3.
t, мин 0 4 6 10 15 0 4 10 15
С 4,24 3,14 2,49 2,24 1,78 8,14 6,10 4,24 3,73
Решение
I. Определение методом подстановки. Для этого произведем расчет констант реакции по уравнениям:
Для реакции 1-го порядка:
К = 1τ*ln аа-х(t) = 1τ*lnC0С,
Для реакции 2-го порядка:
K2 = 1t*(1C-1C0).
Для реакции 3-го порядка:
K3 = 12t*(1C2-1C02).
t, мин 4 6 10 15 0 4 10 15
K1, мин-1 0,075 0,089 0,0638 0,058 - 0,072 0,065 0,052
К2, дм3/мин*моль 0,021 0,028 0,021 0,022 - 0,01 0,01 0,0097
К3, л2/мин*моль2 0,0057 0,0088 0,0072 0,0087 - 0,0029 0,002 0,0019
Наиболее близкие значения констант соответствуют реакции второго порядка.
Среднее значение для обоих вариантов равно:
1) К2 = 0,021; 2) К2 = 0,0099.
II. Дифференциальный метод Вант-Гоффа.
Определение порядка реакции по данному методу алгебраическим путем основано на решении уравнения:
n = lg∆C01∆t01-lg∆C02∆t02lgC01-lgC02.
Графическим путем - построением графика зависимости lnW от lnC и определением тангенса угла наклона прямой.
Для более точного построения скорость реакции рассчитаем по средним значениям концентрации брома во временных промежутках:
t, мин 0
4
10
15
[Br2], моль/л 4,24
3,14
2,24
1,78
t = (t1 + t2)/2
2
7
12,5
CА = (C1 + C2)/2
3,69
2,69
2,01
W = - dCAdt
0,275
0,15
0,092
ln W
-1,29
-1,9
-2,38
ln CA
1,3
0,989
0,698
Тангенс угла наклона прямой к оси lnW равен 1,81, следовательно, порядок реакции 2.
III