Keemilise kineetika harjutused

Keemiline kineetika uurib keemiliste reaktsioonide kiirust ja tegureid, mis mõjutavad nende reaktsioonide kiirust.

Kasutage allolevaid küsimusi, et oma teadmisi proovida ja resolutsioonide kommentaare vaadata.

küsimus 1

Keemilise reaktsiooni kiirust mõjutavate tegurite osas on vale öelda, et:

a) Mida suurem on reagentide kontsentratsioon, seda kiirem on reaktsioon.
b) Mida suurem on kontaktpind, seda suurem on reaktsioonikiirus.
c) Mida suurem on rõhk, seda kiirem on reaktsioon.
d) Mida kõrgem temperatuur, seda kiiremini reaktsioon toimub.
e) Katalüsaatori olemasolu hoiab reaktsioonikiiruse konstantsena.

Vt vastus

Vale alternatiiv: e) Katalüsaatori olemasolu hoiab reaktsioonikiiruse konstantsena.

Katalüsaatorid suurendavad reaktsioonikiirust, kuna need hõlbustavad reaktantide vahel aktiveeritud kompleksi moodustumist.

Sellega loovad katalüsaatorid reaktsiooni arenemiseks lühema mehhanismi, põhjustades kiiruse kasvu.

2. küsimus

Vastavalt _____________ tuleb toodete moodustamiseks reagentide vahel toimuda tõhus kokkupõrge. Lisaks sellele on piisavalt ___________, et katkestada reagentide keemilised sidemed ja moodustada ___________, mis on enne toodete moodustumist vahepealne olek.

Tühjad korrektselt täitvad sõnad on vastavalt:

a) entalpia, kineetiline energia ja katalüsaatori variatsioon.
b) kokkupõrke teooria, aktiveerimisenergia ja aktiveeritud kompleks.
c) reaktsioonikiirus, entalpia ja inhibiitor.
d) osaline rõhk, entroopia ja põhimik.

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) kokkupõrke teooria, aktiveerimisenergia ja aktiveeritud kompleks.

Kokkupõrgeteooria kohaselt on reaktiivide kokkupõrked vajalikud keemilise reaktsiooni toimumiseks. Selleks peavad ained olema šokkide toimimiseks soodsas asendis.

Aktiveerimisenergia toimib energiabarjäärina, mis tuleb ületada reageerivate ühendite sidemete purustamiseks. Mida väiksem on aktiveerimisenergia, seda kiiremini reageeritakse.

Aktiveeritud kompleks on enne tooteid moodustunud ebastabiilne vaheliik.

3. küsimus

Katalüsaatorite kohta tehakse järgmised neli väidet:

Mina Katalüsaator töötab nii, et suurendab reaktsiooni kiirust, kuid ei muuda selle toimivust.
II. Keemilises reaktsioonis ei kuluta katalüsaatorit reaktsioonis.
III. Katalüsaatorid loovad alternatiivse tee reaktiivide tooteks muutmiseks. Selleks on vaja suuremat aktiveerimisenergiat.
IV. Katalüsaator suudab reaktsiooni kiirendada ainult edasi-tagasi.

Katalüsaatorite kohta õiget teavet esitavad valikud on järgmised:

a) I ja II
b) II ja III
c) I ja IV
d) Kõik

Vt vastus

Õige alternatiiv: a) I ja II.

Katalüsaatoreid kasutatakse keemiliste reaktsioonide kiirendamiseks. Katalüsaatorit kasutav reaktsioon ei muuda selle saagist, see tähendab, et toote loodetud kogus tekib, kuid vähem aja jooksul.

Katalüsaatoreid keemilise reaktsiooni ajal ei tarvitata, need aitavad aktiveeritud kompleksi moodustumisel. Seetõttu saab katalüsaatori keemilise reaktsiooni lõpus taastada.

Katalüsaatorid suudavad vähendada reaktsiooniaega, luues alternatiivse mehhanismi madalama aktiveerimisenergiaga toodete moodustamiseks. Seetõttu toimub reaktsioon kiiremini.

Katalüsaatorid toimivad nii reaktsiooni edasi- kui ka vastupidises suunas.

4. küsimus

Kui kiiresti keemiline reaktsioon toimub, sõltub:

Mina Reagentide tõhusate kokkupõrgete arv.
II. Aatomite ümberkorraldamiseks piisavalt energiat.
III. Molekulide soodne orientatsioon.
IV. Aktiveeritud kompleksi moodustumine.

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) I, II, III ja IV.

Efektiivsed kokkupõrked toimuvad siis, kui reaktandid on šokkidele soodsates asendites, mis soodustab aatomite ümberkorraldamist.

Aktiveerimisenergia peab olema piisav, et reaktiivide kokkupõrge põhjustaks sidemete purunemist ja aktiveeritud kompleksi moodustumist.

Mitte kõik kokkupõrked reageerivate osakeste vahel ei põhjusta reaktsiooni toimumist. Produktide tekkimiseks on oluline kokkupõrke suund.

Aktiveeritud kompleks on enne toodete moodustumist vahepealne ja ebastabiilne seisund. See tekib siis, kui reaktsiooni aktivatsioonienergia on ületatud.

5. küsimus

Süsinikdioksiid on gaas, mis tekib süsinikmonooksiidi ja hapnikugaaside vahelises reaktsioonis vastavalt allpool toodud keemilisele võrrandile.

CO_g) + ½_{2 g)} → CO_{2 g)}

Teades, et 5 minuti jooksul kulus 2,5 mol CO, siis milline on reaktsiooni arengukiirus vastavalt O tarbimisele₂?

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) 0,25 mol. min^-1

Sellele küsimusele vastamiseks peame uurima keemilist võrrandit.

CO_g) + ½_{2 g)} → CO_{2 g)}

Pange tähele, et 1 mool süsinikoksiidi reageerib ½ mooli hapnikuga, moodustades 1 mooli süsinikdioksiidi.

Avalduses toodud kogus viitab süsinikmonooksiidile, kuid vastus peab olema hapniku osas. Selleks peame täitma reegli kolm ja leidma hapniku koguse.

1 mol CO - ½ mol O₂

2,5 mol CO - x O₂

x = 1,25 mol

Nüüd rakendame reaktsiooni arengu kiiruse valemis olevaid väärtusi.

Seetõttu on reaktsiooni kiirus hapniku suhtes 0,25 mol.min^-1.

küsimus 6

Pange tähele hüpoteetilise keemilise reaktsiooni arengu graafilist kujutist, mis seob energiat ja reaktsiooniteed.

Kontrollige alternatiivi, mis asendab vastavalt (1), (2), (3) ja (4).

a) substraadid, eralduv soojus, maksimaalne energiaolek ja reaktsiooni lõpp.
b) reaktiivid, aktiveerimisenergia, aktiveeritud kompleks ja saadused.
c) reagendid, kineetiline energia, katalüsaator ja substraadid.
d) reaktiivid, neeldunud soojus, soojusenergia ja tooted.

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) reaktiivid, aktiveerimisenergia, aktiveeritud kompleks ja tooted.

Kuvatud graafik on endotermiline reaktsioon, see tähendab, et reaktsiooni toimumiseks on energia neeldumine.

Sina reaktiivid (1) on graafiku alguses ja aktiveerimisenergia (2) vastab reaktantides ja reaktorites salvestatud energia erinevusele kompleks aktiveeritud (3). Lõpuks, pärast vaheseisundi läbimist moodustub tooted (4).

Seetõttu peavad reaktandid ületama aktivatsioonienergia, et oma aatomid toodete moodustamiseks ümber paigutada vahestruktuuriks, mida nimetatakse aktiveeritud kompleksiks.

7. küsimus

Aine on võimeline lagunema ja muutuma aineks B. Jälgige selle reaktsiooni arengut alloleval pildil.

Reaktsioonikiiruse kohta võime öelda, et:

a) Aine laguneb vahemikus 0 kuni 15 s kiirusega 0,35 mol.s^-1.
b) Aine laguneb vahemikus 15 kuni 30 s kiirusega 0,02 mol.s^-1.
c) Aine laguneb vahemikus 0 kuni 15 s kiirusega 0,04 mol.s^-1.
d) Aine laguneb vahemikus 15 kuni 30 s kiirusega 0,03 mol.s^-1.

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) Aine laguneb vahemikus 15 kuni 30 s kiirusega 0,03 mol.s-1.

Aine lagunemiskiiruse saab arvutada järgmise valemi abil:

Arvutame reaktsioonikiiruse aine A alusel etteantud intervallide vahel.

Vahemik 0–15:

Vahemik 15–30:

Seetõttu on alternatiiv d õige, kuna aine A laguneb vahemikus 15 kuni 30 s kiirusega 0,03 mol.s.^-1.

8. küsimus

Vaatleme järgmist hüpoteetilist reaktsiooni.

aA + bB → cC + dD

Pange tähele A ja C kontsentratsiooni kõikumist allpool.

Aeg (d)	0	5	10	15	20	25
A tarbimine (mol / L)	7,5	6,0	4,5	3,0	2,5	1,0
C moodustumine (mol / L)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5

Milline on küsimuses esitatud teabe põhjal vastavalt A tarbimise kiirus ja C moodustumise kiirus vahemikus 5 kuni 25 min?

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: c) - 0,25 mol. L^-1.s^-1 ja 0,1 mol. L^-1.s^-1.

Tarbimismäär:

C koolituse määr:

Seetõttu kulub reaktsioonis A kiirusega 0,25 mol.s-1, seega on selle väärtus negatiivne, samas kui B moodustub kiirusega 0,1 mol. L^-1.s^-1.

Loe ka:

• Keemiline kineetika
• termokeemia
• Keemiline tasakaal
• Keemilised reaktsioonid