Задачи для самостоятельной работы

⇐ ПредыдущаяСтр 27 из 46Следующая ⇒

Для решения задач по этой теме Вам необходимо вспомнить курс органической химии и применить свои знания по кинетике и термодинамике из курса общей и неорганической химии!

Задачи 1 - 3. Реакция восстановления соответствующего кетона литийалюмогидридом (LiAlH₄) идет по механизму нуклеофильного присоединения и характеризуется определенными значениями энтальпии и энтропии активации (D Н* и D S*). Исходные концентрации реагентов равны c _о=1 моль/л.

а) Напишите уравнение реакции, запишите дифференциальное уравнение ее скорости (как бимолекулярной реакции) и получите вид интегрального уравнения скорости данной реакции (зависимость текущей концентрации реагентов от времени протекания реакции).

б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т.

в) Рассчитайте, сколько % кетона восстановится при этой температуре за время t от начала реакции (конверсию через время t от начала реакции).

№ задачи	Кетон	D Н*, кДж/моль	D S*, Дж/моль K	T, K	t, cек
	Циклобутанон	33.9	- 152
	Циклопентанон	38.9	- 162
	Циклогексанон	21.3	- 201

Задачи 4, 5. Реакция между иодистым этилом (СН₃I) и триэтиламином (C₂H₅)₃N идет по механизму нуклеофильного присоединениея и характеризуется тем или иным значением энтальпии и энтропии активации в зависимости от природы растворителя. Исходные концентрации реагентов равны

c _о=1 моль/л.

а) Напишите уравнение реакции, запишите дифференциальное уравнение ее скорости (как бимолекулярной реакции) и получите вид интегрального уравнения скорости.

б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т.

в) Рассчитайте, сколько % иодистого этила прореагирует при этой температуре за время t от начала реакции.

№ задачи	Растворитель	D Н*, кДж/моль	D S*, Дж/моль K	T, K	t, cек
	Гексан		- 176
	Ацетон	48.1	- 163

Задача 6. Реакция димеризации циклопентадиена (реакция Дильса-Альдера) идет по механизму согласованной реакции и характеризуется значениями энтальпии и энтропии активации D Н* = 65.1 кДж/моль и D S* = - 142 Дж /моль К. Исходная концентрация диена равна c _о=1 моль/л.

б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т = 600 К.

в) Рассчитайте, сколько % диена прореагирует при этой температуре за время t = 2 сек от начала реакции.

Задача 7. Бимолекулярная окислительно-восстановительная реакция Fe²⁺ + Co³⁺ = Fe³⁺ + Co²⁺ характеризуется значениями энтальпии и энтропии активации D Н* = 50 кДж/моль и

D S* = - 100 Дж /моль К. Исходные концентрации реагентов равны c _о=1 моль/л.

а) Запишите дифференциальное уравнение скорости этой реакции и получите вид интегрального уравнения скорости.

б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т = 280 K.

в) Рассчитайте, сколько % ионов Fe²⁺ окислится при этой температуре за время t = 1 мин от начала реакции.

г) Можно ли ожидать, что этот % увеличится, если для перемешивания реагентов использовать не магнитную мешалку, а пробулькивание пузырьков воздуха (О₂)? Для ответа на этот вопрос примените принцип энергетического соответствия Баландина (сравните окислительно-восстановительные потенциалы окислителя, восстановителя и возможного катализатора – кислорода воздуха).

Задача 8. Какова должна быть концентрация раствора азотной кислоты НNO₃, чтобы реакция образования диметилового эфира из метанола (СН₃ОН) шла в нем с такой же скоростью, как в растворе азотистой кислоты НNO₂ c концентрацией с = 1 моль/л? Константа диссоциации НNO₂ K_a = 4х10^-4. Напишите уравнение реакции образования простого эфира, укажите механизм и роль ионов H⁺ в этой реакции.

Задача 9. Какова должна быть концентрация раствора гидроксида натрия NaOH, чтобы реакция омыления (гидролиза) этилацетата СH₃-C(O)O-C₂H₅ шла в нем с такой же скоростью, как в растворе гидроксида аммония NH₄OH с концентрацией с = 1 моль/л? Константа диссоциации NH₄OH K_b = 1.8х10^-5. Напишите уравнение реакции гиролиза данного сложного эфира, укажите механизм и роль ионов ОН^– в этой реакции.

Задача 10. Дано монозамещенное производное бензола фенилметилкетон (С₆Н₅)–С(О)–СН₃. Гамметовские константы заместителя (Z = -C(O)-CH₃) имеют значение s_м = + 0.38 (для мета-положения) и s_п = +0.50 (для пара-положения). Это производное участвует в реакции нитрования (электрофильного замещения), для которой r = - 7.3.

В задаче требуется:

1. Написать уравнение реакции (две последовательные стадии), указать их механизм и природу электрофильного агента в данной реакции (как его получают).

2. Объяснить, что такое s_м и s_п в данной задаче. Выразить их через K_а – константы диссоциации соответствующих кислот (бензойной кислоты и ее производных с заместителем Z в разных положениях по отношению к кислотной группе -СООН). Написать уравнения диссоциации соответствующих кислот.

3. Рассчитать, во сколько раз скорость реакции нитрования фенилметилкетона в пара-положение больше (или меньше), чем в мета-положение. Зависимость скорости реакции обусловлена зависимостью константы скорости реакции нитрования в мета- (k_м) и в пара-положение (k_п).

4. Ответить и обосновать, надо ли учитывать при расчете, что пара-положение одно, а мета-положений два?

Литература по курсу физической химии

1. Лабораторные работы по химии: метод. пособие: ч. 2:/ под ред. И.М. Паписова; МАДИ (ГТУ). – М., 2005. – 191с.

2. Электролиз: методическое пособие / под ред. И.М. Паписова; МАДИ. – М., 2009.

3. Коровин, В.Н. Общая химия: учеб. пособие для вузов / В.Н. Коровин. – М.: Высш. шк., 2002.

4. Химическая энциклопедия: т. 1. – М.: Советская энциклопедия, 1988.

5. Химическая энциклопедия: т. 2. – М.: Советская энциклопедия, 1990.

6. Химическая энциклопедия: т. 3. – М.: Большая российская энциклопедия, 1992.

Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 22 23 24 25 262728 29 30 31 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!