4. Раствор N{2} O{5} в CCl 4 разлагается при 40° C, выделяя кислород со следующей скоростью: Определить порядок реакции и константу скорости.

Для определения порядка реакции и константы скорости, мы можем использовать данные о выделении кислорода \( \mathrm{O}_{2} \) в зависимости от времени. 1. Соберем данные: У нас есть данные о выделении кислорода в зависим...

Время, мин	\( \mathrm{O}_{2} \), см³
20	11,4

2. : Поскольку реакция разложения \( \mathrm{N}{5} \) приводит к выделению кислорода, мы можем использовать объем выделившегося кислорода для определения изменения концентрации реагента. 3. : Для этого мы можем использовать метод интегральных уравнений для различных порядков реакции. Начнем с предположения, что реакция первого порядка. Для реакции первого порядка: \[ \ln\left(\frac{[A]_0}{[A]}\right) = kt \] где \([A]_0\) — начальная концентрация, \([A]\) — концентрация в момент времени \(t\), \(k\) — константа скорости, \(t\) — время. Для реакции второго порядка: \[ \frac{1}{[A]} - \frac{1}{[A]_0} = kt \] Для нулевого порядка: \[ [A]_0 - [A] = kt \] 4. : Мы можем проверить, какой порядок лучше всего соответствует данным. Для этого мы можем рассчитать скорость реакции на каждом интервале времени и посмотреть, как она изменяется. Скорость реакции \(v\) можно определить как: \[ v = \frac{\Delta [O_2]}{\Delta t} \] Рассчитаем скорость для каждого интервала: - Между 20 и 40 мин: \[ v = \frac{19,9 - 11,4}{40 - 20} = \frac{8,5}{20} = 0,425 \, \text{см}^3/\text{мин} \] - Между 40 и 60 мин: \[ v = \frac{23,9 - 19,9}{60 - 40} = \frac{4}{20} = 0,2 \, \text{см}^3/\text{мин} \] - Между 60 и 80 мин: \[ v = \frac{27,2 - 23,9}{80 - 60} = \frac{3,3}{20} = 0,165 \, \text{см}^3/\text{мин} \] - Между 80 и 100 мин: \[ v = \frac{29,5 - 27,2}{100 - 80} = \frac{2,3}{20} = 0,115 \, \text{см}^3/\text{мин} \] Мы видим, что скорость реакции уменьшается с течением времени, что указывает на то, что реакция не первого порядка. 5. : Поскольку скорость реакции уменьшается, это указывает на реакцию второго порядка. Для второго порядка мы можем использовать данные для определения константы скорости. 6. : Используя данные для второго порядка, мы можем взять два значения и подставить их в уравнение второго порядка. Например, используя данные на 20 и 40 минут: \[ \frac{1}{[O{20}} - \frac{1}{[O{40}} = k \cdot (40 - 20) \] Подставим значения: \[ \frac{1}{11,4} - \frac{1}{19,9} = k \cdot 20 \] Вычислим: \[ \frac{1}{11,4} \approx 0,0877, \quad \frac{1}{19,9} \approx 0,0503 \] \[ 0,0877 - 0,0503 = k \cdot 20 \] \[ 0,0374 = k \cdot 20 \implies k = \frac{0,0374}{20} \approx 0,00187 \, \text{см}^3/\text{мин·см}^3 \] Таким образом, мы пришли к выводу, что порядок реакции — второй, а константа скорости \( k \approx 0,00187 \, \text{см}^3/\text{мин·см}^3 \).