НОХ 2010, III кръг (национален), 10–12 клас — Задача 2

МОМН, 42-ра НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2010 година. Национален кръг, 27 – 28 март. Теоретичен кръг · 27 март 2010 г.

Условие

За изучаване на степента на превръщане и кинетиката на присъединителна реакция между хлор и оксид на азота, протичаща в газова фаза, е проведен описаният по-долу експеримент.

В затворен съд при зададена температура са поставени равни обеми хлор и оксид на азота с масово отношение $\dfrac{\mathrm{m(Cl_2)}}{\mathrm{m(N_xO_y)}} = 2{,}367$. Температурата на реакционната смес се поддържа постоянна.

Установени са следните факти:

• по уравнение реакцията протича с намаление на обема 1,5 пъти;
• при зададена температура степента на превръщане$^{1}$ $\alpha$ на хлора в продукта на реакцията е 0,4;
• скоростта на реакцията се увеличава три пъти, ако количеството вещество на който и да е от двата реагента се поддържа постоянно, а на другия се увеличи три пъти;
• началната скорост на реакцията, измерена при температура $T_1 = 127^{\circ}\mathrm{C}$ и зададени начални концентрации на газовете, е $v_1 = 4{,}0\times10^{-5}\ \mathrm{mol/(L\times s)}$, а при температура $T_2 = 647^{\circ}\mathrm{C}$ и същите начални концентрации на газовете, началната скорост е $v_2 = 1{,}6\times10^{-4}\ \mathrm{mol/(L\times s)}$.

Като приемете, че газовете в реакционната смес имат идеално поведение:

$^{1}$ Степента на превръщане изразява каква част от количеството вещество на даден реагент, присъстващо в реакционната смес в началния момент на реакцията, се превръща в продукт на реакцията след установяване на равновесното състояние.

1. Определете молекулната формула на оксида на азота.

2. Изразете с химично уравнение протичащия процес.

3. Изчислете равновесния състав на реакционната газова смес в обемни проценти ($\phi$).

4. Напишете в общ вид кинетичното уравнение на изследваната реакция и определете частните порядъци на реакцията по отношение на реагиращите газове.

5. Дайте обоснован отговор дали реакцията е проста, или протича по сложен механизъм.

6. Изчислете активиращата енергия на реакцията.

Решение

Оригинал в Архива: Problems.pdf