Кинетика сложных реакции

Химия Физическая химия
1

Вещество A в водных растворах претерпевает следующие превращения:

IMG_20250122_111728
IMG_20250122_1117281010×624 27.5 KB

Значения констант скорости при разных температурах приведены в таблице:
IMG_20250122_111820
IMG_20250122_1118201080×389 59.6 KB

В начальный момент времени в растворе присутствует только вещество А. [A]_0 =1.5 М.

  1. Запишите кинетические уравнения для веществ А, В и С.
  2. Постройте (качественно) графики зависимостей [A] и [B] от времени
  3. Решение кинетического уравнения для вещества А имеет вид:
[A]=([A]_0 + \frac{k_1}{k_3}) e^{-k_3t} - \frac{k_1}{k_3}

Запишите зависимость периода полураспада вещества А от [A]_0.
Постройте (качественно) график зависимости t_{1/2}(A) от [A]_0.

  1. Определите кинетические параметры А и Е в уравнениях Аррениуса для k_1, k_2 и k_3
  2. Какой механизм реакции будет преобладающим в кипящем растворителе? Докажите
    расчетом скоростей реакций.
  3. Скорость какой реакции будет наибольшей при температуре, близкой к температуре
    замерзания растворителя? Докажите расчетом
  4. Основываясь на ответах на вопросы 5 и 6, назовите:
    Продукт термодинамического контроля
    Продукт кинетического контроля
    (Считайте все реакции термодинамически выгодными.)

Ответы:

IMG_20250122_112607
IMG_20250122_112607786×1632 119 KB

  1. В решении пятом пункте они взяли начальную концентрацию А для нахождения скорости реакции В, почему так делали?
  2. В шестой пункте скорость реакции 2 взяли/находили ноль, почему? Там можно найти константу скорости реакции 2 и у меня вышел k_2=9,69 \cdot 10^{-4} s^{-1}, если используем их метод которые использовали в предыдущем пункте тогда r_2 выходит равно 1,454 \cdot 10^{-3} M \cdot s^{-1}
  3. И не понял что почему С - продукт термодинамического контроля
2

Потому что при высокой температуре, именно скорость образования С была наибольшой, чем В?

2 лайка
3

думаю k2>>k1 при 60 градусов, не на много но оно так

1 лайк
4

Про термодинамического контроля я понял, конечный продукт это С, а В как интермедиат, он конце концов превращается в С, теперь не понимаю почему В тогда продукт кинетического контроля, в высоком температуре С образуется быстро чем В

5

А в чем отличие между кинетическим контролем и термодинамическим?

2 лайка
6

В Кинетическом контроле образуется продукт который нестабильное чем другой продукт но с маленьким энергетическим барьерам. В термодинамическом контроле образуется стабильный продукт, но это может занять много времени

2 лайка
7

Я все ещё не нашел ответ на мои вопросы.При нахождении скорости реакции B \rightarrow C они взяли начальную концентрацию А вместо В, разве r_2=k_2 [B] не?
А в следующем пункте взяли ноль, почему?

8

А теперь докажи через энергии Гиббса

2 лайка
9

Через энергии Гиббса не знаю, но через энергии так: стабильный продукт будет с меньшей энергетическим уровнем (в графике), и это продукт термодинамического контроля.

10

Как написать условие из задачи “Считайте все реакции термодинамически выгодными.” в виде математического выражения?

11

Имхо, это значит что все реакции имеют ∆_rG^{O}<0

1 лайк
12

Значит ты можешь сравнить вещества по энергии Гиббса? И кто самый устойчивый?

1 лайк
13

Самый устойчивый это С, потому что он конечный продукт, значит у него меньше энергии Гиббса?

1 лайк
14

Как видно в таблице, k_3 вырастает больше чем k_1 при повышении температуры, значит при низком температуре k_1>k_3 а при высоком k_1<k_3, значит энергетический барьер реакции 1 меньше чем реакции 3 (исходя из констант в низком Т) но С имеет меньшую энергию Гиббса чем В, имхо, потому что при высоком температуре С образуется быстро потому что есть достаточно энергии для преодолении барьера и ещё у С низкий энергетический уровень т.е. меньше энергии Гиббса. Таким образом В - продукт кинетического контроля а С - продукт термодинамического контроля.

1 лайк
15

Потому что превращение А в В - реакция нулевого порядка

16

В том числе. Но ведь нам буквально дали информацию.
Цитирую тебя:

G_A>G_C\\ G_A>G_B\\ G_B>G_C
2 лайка