Kurs: Kinetik (PC II) Klausur: Abschlußklausur Sommersemester 1986

Kurs: Kinetik (PC II)
Klausur: Abschlußklausur Sommersemester 1986
1. (3 Punkte)
Der Zerfall von ........... zu ............ ist eine Reaktion 1. Ordnung. Sie ist bei 60°C in 10 min
zu 75,2% abgelaufen. Wie groß ist die Geschwindigkeitskonstante?
2. (3 Punkte)
Geben Sie die differentiellen Geschwindigkeitsausdrücke für d[O2]/dt und d[O]/dt bei der
Reaktion von NO mit O3 nach folgenden Mechanismen an.
k 1
(1) O 3 + M O 2 + O + M
k 2
(2) O + O 3 2 O 2
k 3
(3) NO + O 3 NO 2 + O
k 4
(4) O + NO 2 NO + O 2
k 5
(5) O + O 2 + M O 3 + M
3. (4 Punkte)
Eine Reaktion hat die Akivierungsenergie von 45 kJ/mol und bei 550 K die
Geschwindigkeitskonstante k = 6*10 6 cm 3 /(mol s). Bei welcher Temperatur ist die
Reaktionsgeschwindigkeit nur 1/4 so groß? Wie groß ist k bei T = 500 K?
4. (3 Punkte)
Die Reaktion C6H5NH + I3 - + OH - IC6H4NH2 + H2O + 2I - verläuft nach dem
Geschwindigkeitsgesetz
d[
IC6H
4NH
dt
2
]
−
[ C6H
5NH
2 ][ OH ][ I
=
− 2
[ I ]
−
3
]
Wie groß ist die Reaktionsordnung in Bezug auf a) die Gesamtreaktion, b) C6H5NH2 und
c) I - ? Welche Aussage können Sie auf Grund des Geschwindigkeitsgesetzes über die
Molekularität der Reaktion machen?

5. (5 Punkte)
Für den thermischen Zerfall von Distickstoffpentoxid wird folgender Mechanismus
angenommen:
k 1
(1) N 2 O 5 NO 2 + NO 3
k 2
(2) NO 2 + NO 3 NO + O 2 + NO 2
k 3
(3) NO + NO 3 2 NO 2
k 4
Wie lautet das differentielle Geschwindigkeitsgesetz für N2O5, wenn c(NO) und c(NO3)
quasistationär sind?
6. (6 Punkte)
Im Hochdruckbereich verläuft die Isomerisierung cis-X zu trans-X bei 500°C mit k =
2,5*10 13 s -1 . Beim Halbwertsdruck p(1/2) = 10 mbar ist sie um den Faktor 2 langsamer.
a) Bestimmen Sie die Geschwindigkeitskonstante für den Niederdruckbereich (k0) nach
dem Lindemannmodell.
b) Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante für die Aktivierung und Desaktivierung
K = ka/kd. Benutzen Sie für kd den Wert aus der kinetischen Gastheorie mit d = 5 Å;
M = 46 g/mol.
c) Wie groß ist der Bruchteil der „aktivierten“ Moleküle im Hochdruckgrenzfall?
7. (3 Punkte)
Eine Reaktion verläuft nach nullter Ordnung. Ihre Halbwertzeit beträgt 25 min. Nach
welcher Zeit ist die Reaktion zu 90% abgelaufen und wann ist sie beendet?
8. (6 Punkte)
Zwei ideale Gase A und B mit den Moleküldurchmessern dA und dB = 1/2 dA befinden
sich in zwei getrennten Behältern bei verschiedenen Temperaturen (TA = 350 K, TB =
700 K). Für die Molekülgewichte und Konzentrationen gelte: MA = 5 MB; cA = 10 cB.
Berechnen Sie das Verhältnis von A zu B für folgende Größen:
a) mittlere Geschwindigkeit
b) mittleres Geschwindigkeitsquadrat
c) gaskinetische Stoßzahl

9. (5 Punkte)
Für die Bildung von NO2I nach 2 NO2 + I2 ¡ 2 NO2I wurde experimentell das
Geschwindigkeitsgesetz
d[
NO2I
]
2
=
k[
NO2
] [ I
dt
2
]
bestimmt. Schlagen Sie zwei verschiedene Reaktionsmechanismen vor, und zeigen Sie,
daß sie dem Gesetz genügen. Dabei enthalten ein Mechanismus einen termolekularen
Schritt, der andere nur bi- bzw. unimolekulare Schritte. Es können auch
Zwischenprodukte angenommen werden, die Ihnen nicht als stabile Moleküle geläufig
sind, und die im Gleichgewicht mit den Ausgangsstoffen stehen.
10. (5 Punkte)
Bei der Dissoziation von A5B4 ¡ A4B4 + A wird angenommen, daß sich die
Zustandssumme von aktiviertem Komplex und Ausgangsmolekül (Q # und Q) nur um
einen Beitrag Q # vib einer Schwingung mit der Frequenz ν = 1200 cm -1 unterscheiden.
Berechnen Sie k nach der Theorie des Übergangszustandes. (T = 800 K,
Aktivierungsenergie Ea = 200 kJ/mol, h = 6,6*10 -34 Js, kB = 1,38*10 -23 J/K)
11. (3 Punkte)
Der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in Meerwasser sei 2*10 -5 cm 2 /s. Wie weit würde
danach ein Gasmolekül im Mittel nach 50 Jahren diffundieren (eindimensionaler Fall)?
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