Übungen zur chemischen Kinetik

Die chemische Kinetik untersucht die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und die Faktoren, die die Geschwindigkeit dieser Reaktionen beeinflussen.

Verwenden Sie die folgenden Fragen, um Ihr Wissen zu testen und die Kommentare zu den Auflösungen zu lesen.

Frage 1

In Bezug auf die Faktoren, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beeinflussen, ist es FALSCH zu sagen:

a) Je höher die Konzentration der Reaktanten, desto schneller die Reaktion.
b) Je größer die Kontaktfläche, desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit.
c) Je höher der Druck, desto schneller die Reaktion.
d) Je höher die Temperatur, desto schneller die Reaktion.
e) Die Anwesenheit eines Katalysators hält die Reaktionsgeschwindigkeit konstant.

Siehe Antwort

Falsche Alternative: e) Die Anwesenheit eines Katalysators hält die Reaktionsgeschwindigkeit konstant.

Katalysatoren erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit, da sie die Bildung des aktivierten Komplexes zwischen den Reaktanten erleichtern.

Damit schaffen die Katalysatoren einen kürzeren Reaktionsmechanismus, wodurch sich die Geschwindigkeit erhöht.

Frage 2

Gemäß _____________ müssen wirksame Kollisionen zwischen den Reagenzien zur Bildung der Produkte auftreten. Außerdem ist genug ___________ vorhanden, um die chemischen Bindungen der Reaktanten aufzubrechen und einen ___________ zu bilden, einen Zwischenzustand vor der Produktbildung.

Die Wörter, die die Lücken richtig ausfüllen, sind:

a) Enthalpie, kinetische Energie und Katalysatorvariation.
b) Kollisionstheorie, Aktivierungsenergie und aktivierter Komplex.
c) Reaktionsgeschwindigkeit, Enthalpie und Inhibitor.
d) Partialdruck, Entropie und Substrat.

Siehe Antwort

Richtige Alternative: b) Kollisionstheorie, Aktivierungsenergie und aktivierter Komplex.

Nach der Kollisionstheorie sind die Kollisionen zwischen den Reaktanten notwendig, damit eine chemische Reaktion abläuft. Dazu müssen die Stoffe in einer günstigen Position sein, damit die Schocks wirksam werden.

Die Aktivierungsenergie wirkt als Energiebarriere, die überwunden werden muss, um die Bindungen der reagierenden Verbindungen aufzubrechen. Je niedriger die Aktivierungsenergie, desto schneller die Reaktion.

Der aktivierte Komplex ist eine instabile Zwischenverbindung, die vor den Produkten gebildet wird.

Frage 3

Zu Katalysatoren werden die folgenden vier Aussagen gemacht:

ICH. Ein Katalysator arbeitet, indem er die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöht, aber er ändert seine Leistung nicht.
II. Bei einer chemischen Reaktion wird der Katalysator im Reaktionsweg nicht verbraucht.
III. Katalysatoren schaffen einen alternativen Weg zur Umwandlung von Reaktanten in Produkte. Dafür wird eine größere Aktivierungsenergie benötigt.
IV. Der Katalysator kann die Reaktion nur in Vorwärtsrichtung beschleunigen.

Die Optionen, die korrekte Informationen über Katalysatoren darstellen, sind:

a) I und II
b) II und III
c) I und IV
d) Alle

Siehe Antwort

Richtige Alternative: a) I und II.

Katalysatoren werden verwendet, um chemische Reaktionen zu beschleunigen. Die Reaktion unter Verwendung des Katalysators ändert ihre Ausbeute nicht, dh es wird die erwartete Menge des Produkts hergestellt, aber in kürzerer Zeit.

Katalysatoren werden während der chemischen Reaktion nicht verbraucht, sie helfen bei der Bildung des aktivierten Komplexes. Daher kann am Ende der chemischen Reaktion ein Katalysator zurückgewonnen werden.

Katalysatoren können die Reaktionszeit verkürzen, indem sie einen alternativen Mechanismus zur Bildung von Produkten mit geringerer Aktivierungsenergie schaffen. Daher erfolgt die Reaktion schneller.

Katalysatoren wirken sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung der Reaktion.

Frage 4

Wie schnell eine chemische Reaktion abläuft, hängt ab von:

ICH. Anzahl der effektiven Kollisionen zwischen Reagenzien.
II. Genug Energie, um die Atome neu anzuordnen.
III. Günstige Orientierung der Moleküle.
IV. Bildung eines aktivierten Komplexes.

a) I und II
b) II und IV
c) I, II und III
d) I, II, III und IV

Siehe Antwort

Richtige Alternative: d) I, II, III und IV.

Wirksame Kollisionen treten auf, wenn sich die Reaktanten in stoßgünstigen Positionen befinden, was die Neuordnung der Atome fördert.

Die Aktivierungsenergie muss ausreichend sein, damit die Kollision zwischen den Reaktanten zum Aufbrechen von Bindungen und zur Bildung des aktivierten Komplexes führt.

Nicht alle Kollisionen zwischen reagierenden Teilchen bewirken, dass die Reaktion stattfindet. Die Orientierung, mit der die Kollision auftritt, ist für die Bildung der Produkte wichtig.

Der aktivierte Komplex ist ein intermediärer und instabiler Zustand vor der Bildung von Produkten. Es entsteht, wenn die Aktivierungsenergie für die Reaktion überschritten wird.

Frage 5

Kohlendioxid ist ein Gas, das durch die Reaktion zwischen Kohlenmonoxid und Sauerstoffgasen gemäß der folgenden chemischen Gleichung gebildet wird.

CO_(G) + ½ der_2(g) → CO_2(g)

Wenn man weiß, dass in 5 Reaktionsminuten 2,5 Mol CO verbraucht wurden, wie hoch ist die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend dem O .-Verbrauch₂?

a) 0,2 mol. Mindest^-1
b) 1,5 mol. Mindest^-1
c) 2,0 mol. Mindest^-1
d) 0,25 mol. Mindest^-1

Siehe Antwort

Richtige Alternative: d) 0,25 mol. Mindest^-1

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns die chemische Gleichung ansehen.

CO_(G) + ½ der_2(g) → CO_2(g)

Beachten Sie, dass 1 Mol Kohlenmonoxid mit ½ Mol Sauerstoff reagiert, um 1 Mol Kohlendioxid zu bilden.

Die in der Erklärung angegebene Menge bezieht sich auf Kohlenmonoxid, die Antwort muss jedoch auf Sauerstoff lauten. Dazu müssen wir eine Dreierregel ausführen und die Sauerstoffmenge ermitteln.

1 mol CO - ½ mol O₂

2,5 mol CO - x O₂

x = 1,25 mol

Nun wenden wir die Werte in der Formel für die Geschwindigkeit der Reaktionsentwicklung an.

Daher beträgt die Reaktionsentwicklungsgeschwindigkeit in Bezug auf Sauerstoff 0,25 mol.min^-1.

Frage 6

Beachten Sie die grafische Darstellung des Verlaufs einer hypothetischen chemischen Reaktion, die Energie und Reaktionsweg in Beziehung setzt.

Markieren Sie die Alternative, die (1), (2), (3) bzw. (4) korrekt ersetzt.

a) Substrate, freigesetzte Wärme, maximaler Energiezustand und Reaktionsende.
b) Reagenzien, Aktivierungsenergie, aktivierter Komplex und Produkte.
c) Reaktanten, kinetische Energie, Katalysator und Substrate.
d) Reaktanten, absorbierte Wärme, thermische Energie und Produkte.

Siehe Antwort

Richtige Alternative: b) Reagenzien, Aktivierungsenergie, aktivierter Komplex und Produkte.

Der gezeigte Graph zeigt eine endotherme Reaktion, das heißt, es gibt eine Energieabsorption, damit die Reaktion abläuft.

Sie Reagenzien (1) stehen am Anfang des Graphen und die Aktivierungsenergie (2) entspricht der Differenz zwischen der in den Reaktanden gespeicherten Energie und der Komplex aktiviert (3). Schließlich, nach Durchlaufen des Zwischenzustandes, die Bildung von Produkte (4).

Daher müssen die Reaktanten die Aktivierungsenergie überwinden, um ihre Atome in eine Zwischenstruktur umzuordnen, die als aktivierter Komplex bezeichnet wird, damit sich die Produkte bilden können.

Frage 7

Substanz A kann sich zersetzen und zu Substanz B werden. Beobachten Sie die Entwicklung dieser Reaktion im Bild unten.

Bezüglich der Reaktionsgeschwindigkeit können wir Folgendes sagen:

a) Substanz A zersetzt sich zwischen 0 und 15 s mit einer Geschwindigkeit von 0.35 mol.s^-1.
b) Substanz A zersetzt sich zwischen 15 und 30 s mit einer Geschwindigkeit von 0.02 mol.s^-1.
c) Substanz A zersetzt sich zwischen 0 und 15 s mit einer Geschwindigkeit von 0,04 mol.s^-1.
d) Substanz A zersetzt sich zwischen 15 und 30 s mit einer Geschwindigkeit von 0,03 mol.s^-1.

Siehe Antwort

Richtige Alternative: d) Substanz A zersetzt sich zwischen 15 und 30 s mit einer Geschwindigkeit von 0,03 mol.s-1.

Die Zersetzungsgeschwindigkeit von Stoff A kann nach der Formel berechnet werden:

Berechnen wir die Reaktionsgeschwindigkeit in Bezug auf Substanz A zwischen den gegebenen Intervallen.

Bereich zwischen 0 und 15:

Bereich zwischen 15 und 30:

Daher ist Alternative d richtig, da sich Substanz A zwischen 15 und 30 s mit einer Geschwindigkeit von 0,03 mol.s zersetzt.^-1.

Frage 8

Betrachten Sie die folgende hypothetische Reaktion.

aA + bB → cC + dD

Beachten Sie die Variation in der Konzentration von A und C unten.

Mal)	0	5	10	15	20	25
Verbrauch von A (mol/L)	7,5	6,0	4,5	3,0	2,5	1,0
Bildung von C (mol/L)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5

Wie hoch ist die Verbrauchsrate von A bzw. die Bildungsrate von C im Intervall zwischen 5 und 25 Minuten, basierend auf den Informationen in der Frage?

a) 0,3 mol. L^-1.s^-1 und 0,1 mol. L^-1.s^-1
b) - 0,1 mol. L^-1.s^-1 und 0,3 mol. L^-1.s^-1
c) - 0,25 mol. L^-1.s^-1 und 0,1 mol. L^-1.s^-1
d) 0,1 mol. L^-1.s^-1 und 0,3 mol. L^-1.s^-1

Siehe Antwort

Richtige Alternative: c) - 0,25 mol. L^-1.s^-1 und 0,1 mol. L^-1.s^-1.

Eine Verbrauchsrate:

C-Trainingsrate:

Daher wird bei der Reaktion A mit einer Geschwindigkeit von 0,25 Mol.s&supmin; verbraucht, so dass sein Wert negativ ist, während B mit einer Geschwindigkeit von 0,1 Mol gebildet wird. L^-1.s^-1.

Lesen Sie auch:

• Chemische Kinetik
• Thermochemie
• Chemisches Gleichgewicht
• Chemische Reaktionen