3. КИНЕТИКА СЛОЖНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

3.5. Автокаталитические и автоколебательные реакции

3.5.1. Для автокаталитической реакции A ¾® Z, протекающей по схеме

A Z,

A + Z 2 Z,

найдите выражение для максимальной скорости реакции. При каком соотношении между константами не будет наблюдаться период индукции, если

3.5.2. Для автокаталитической реакции

А + В 2 В,

В + С Р

найдите выражение для зависимости концентрации компонентов В и С от времени. Как зависит период индукции от концентрации компонента С?

3.5.3. Исследовали кинетику изменения концентрации вещества А во времени в ходе автокаталитической реакции

1) А ¾® В,

2) А + В ¾® 2 В + С.

Найдите способ, позволяющий из данных о кинетике реакции определить константы скорости k₁ и k₂. Рассчитайте максимальную скорость реакции и время, за которое достигается эта скорость, если k₁ = 0,01 c^–1, k₂ = 10^–22 см³×с^–1, А₀ = 5 × 10²⁰ см^–3.

3.5.4. Для параллельно-последовательного процесса:

1) А ¾® В,

2) А + В ¾® С

определите относительную концентрацию промежуточного продукта В и конечного продукта С в тот момент, когда концентрация А уменьшилась вдвое. Известно, что k₁/(k₂[A]₀) = 0,5, а в начальный момент времени [A] = [A]₀, [B]₀ = 0, [C]₀ = 0.

3.5.5. Промежуточный продукт В последовательной реакции

А В С

ускоряет первую весьма медленную стадию по реакции

А + В 2 В.

Начальная концентрация вещества А равна 10^–2 моль/л. Максимальная скорость реакции по компоненту С, равная 4,4 × 10^–4 моль/л×мин, достигается при [A] = 7 × 10^–3 моль/л. Определите k₂ и k₃.

3.5.6. (Экз–2007, № 2). Для автокаталитической реакции

2 A + B 3 B

B +In BIn

начальные концентрации реагентов составляли [A]₀ = a, [B]₀ = b, [In]₀ = I >> a, b. Найдите степень превращения реагента A, при которой скорость его расходования максимальна.

3.5.7. Возможны ли автоконцентрационные колебания в реакции, протекающей по механизму

A + X₁ 2 X₁,

2 X₁ + X₂ 2 X₂,

X₂ F?

3.5.8. (Пе1–2003, № 2). Для описания нестационарных химических реакций Лефевром и Пригожиным была предложена следующая кинетическая схема, впоследствии названная брюсселятором:

A X,

B + X Y + D,

2 X + Y 3 X,

X E.

Найдите соотношение между концентрациями А, В, D, Е и константами скорости, при котором возможен колебательный режим протекания реакции.

3.5.9. (КР3–2006, № 4). Найдите все стационарные состояния для каталитической реакции окисления СО, если .

O₂ + 2 Z 2 ZO

CO + Z ZCO

ZCO + ZO Z + CO₂

Устойчивы ли стационарные состояния (q_СO = 0, q_O = 1) и (q_СO = 1, q_O = 0)?

3.5.1. (КР3–2008, № 3). Для автокаталитической реакции

найдите концентрации реагирующих веществ в момент, когда концентрация A достигает максимума. В начальный момент времени вещество В было в большом избытке, а продукт С отсутствовал.