Kinetische Berechnungen für eine Reaktion Zweiter Ordnung

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Formal Metadata

Title
Kinetische Berechnungen für eine Reaktion Zweiter Ordnung
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Klausuraufgabe
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CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
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Identifiers
Publisher
Release Date
2013
Language
German
Production Year
2013
Production Place
Jülich

Content Metadata

Subject Area
Keywords Physikalische Chemie Reaktionskinetik
General chemistry
Acetate Natronlauge Natronlauge Lye Ester Lye
Reaction rate constant Lye Ester
Acetate Reaction rate constant Lye Ester
Acetate Base (chemistry) Ester Base (chemistry) Lye
In dieser Klausuraufgabe geht es um Reaktionen zweiter Ordnung und Reaktionszeit. Die Spaltung von Essigsäureethylacetate
mit Natronlauge gehorcht dem Geschwindigkeitsgesetz r = k mal [Acetate] mal [Lauge]. Bei stöchiometrischer Fahrweise
und einer Anfangskonzentration von 0.1 mol/L beträgt die anfängliche Halbwertszeit 30 Minuten. Nach welcher Reaktionszeit
ist ein Acetate-Umsatz von 80 % erreicht? Zunächst rechnen wir die Halbwertszeit um in die
Geschwindigkeitskonstante. Für stöchiometrisch gefahrene Reaktionen zweiter Ordnung gilt Halbwertszeit gleich 1 durch k(2) mal [Konzentration] (nach k(2) umgesetzt). Nach k(2) umgestellt ergibt sich 1/(0.1 x 30) oder 0.333 (L mol min). Das integrierte
Geschwindigkeitsgesetz für eine stöchiometrisch gefahrene Reaktion Zweiter Ordnung lautet: k(2) mal t gleich 1/[Konzentration] minus 1/[Anfangskonzentration]°. Wir setzen die entsprechenden Zahlenwerte ein 0.333 L/(mol min) als Geschwindigkeitskonstante; 0.02 mol/L als Konzentration des Acetates nach 80 % Umsatz; 0.1 mol/L als Anfangskonzentration.
Wir errechnen daraus eine Reaktionszeit von 120 Minuten oder zwei Stunden. Wir können die Reaktionszeit deutlich verringern, wenn wir überstöchiometrisch arbeiten -
wenn wir zum Beispiel 0.1 mol/L Acetate und 0.3 mol/L Lauge zur Reaktion bringen. Jetzt ergibt sich die integrierte Form
des Geschwindigkeitsgesetzes in folgender Art und Weise: k(2) mal t gleich 1/([Base]°- [Acetate]°) mal Logarithmus (([Base][Acetate]°)/([Acetate][Base]°)) Wir setzten ein: k(2) gleich 0.333 L/(mol min) (wie schon bei Aufgabenteil a) [Konzentration der Base]° zum Zeitpunkt Null ist 0.3 mol/L [Konzentration des Acetates]° zum
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