Kemiallisen kinetiikan harjoitukset

Kemiallinen kinetiikka tutkii kemiallisten reaktioiden nopeutta ja tekijöitä, jotka vaikuttavat näiden reaktioiden nopeuteen.

Testaa tietosi alla olevien kysymysten avulla ja tutustu päätöslauselmien kommentteihin.

Kysymys 1

Kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavien tekijöiden osalta on virheellistä todeta, että:

a) Mitä suurempi reaktanttien pitoisuus, sitä nopeampi reaktio.
b) Mitä suurempi kosketuspinta, sitä suurempi reaktionopeus.
c) Mitä korkeampi paine, sitä nopeampi reaktio.
d) Mitä korkeampi lämpötila, sitä nopeammin reaktio tapahtuu.
e) Katalyytin läsnäolo pitää reaktionopeuden vakiona.

Katso Vastaus

Virheellinen vaihtoehto: e) Katalyytin läsnäolo pitää reaktionopeuden vakiona.

Katalyytit lisäävät reaktionopeutta, koska ne helpottavat aktivoituneen kompleksin muodostumista reaktanttien välillä.

Tämän avulla katalyytit luovat lyhyemmän mekanismin reaktion kehittymiselle, mikä aiheuttaa nopeuden kasvun.

kysymys 2

_____________ mukaan reagenssien on tapahduttava tehokkaita törmäyksiä tuotteiden muodostamiseksi. Lisäksi on tarpeeksi ___________ murtamaan reagenssien kemialliset sidokset ja muodostamaan ___________, joka on välitila ennen tuotteiden muodostumista.

Tyhjät kohdat täyttävät oikein sanat:

a) entalpia, kineettinen energia ja katalyytin vaihtelu.
b) törmäysteoria, aktivointienergia ja aktivoitu kompleksi.
c) reaktionopeus, entalpia ja estäjä.
d) osapaine, entropia ja substraatti.

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: b) törmäysteoria, aktivointienergia ja aktivoitu kompleksi.

Törmäysteorian mukaan reaktanttien väliset törmäykset ovat välttämättömiä kemiallisen reaktion tapahtumiseksi. Tätä varten aineiden on oltava suotuisassa asemassa, jotta iskut olisivat tehokkaita.

Aktivointienergia toimii energianesteenä, joka on ylitettävä reagoivien yhdisteiden sidosten rikkomiseksi. Mitä pienempi aktivointienergia, sitä nopeampi reaktio.

Aktivoitu kompleksi on epävakaa välilaji, joka muodostuu ennen tuotteita.

kysymys 3

Katalysaattoreista tehdään seuraavat neljä lausumaa:

I. Katalyytti toimii lisäämällä reaktion nopeutta, mutta se ei muuta sen suorituskykyä.
II. Kemiallisessa reaktiossa katalyyttiä ei kuluta reaktioreitillä.
III. Katalyytit luovat vaihtoehtoisen reitin reaktanttien muuntamiseksi tuotteiksi. Tätä varten tarvitaan suurempaa aktivointienergiaa.
IV. Katalyytti pystyy nopeuttamaan reaktiota vain eteenpäin.

Vaihtoehdot, jotka tarjoavat oikeaa tietoa katalysaattoreista, ovat:

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: a) I ja II.

Katalyyttejä käytetään kemiallisten reaktioiden nopeuttamiseen. Reaktio katalyyttiä käyttäen ei muuta sen saantoa, toisin sanoen odotettua tuotteen määrää syntyy, mutta lyhyemmässä ajassa.

Katalyyttejä ei kuluteta kemiallisen reaktion aikana, ne auttavat aktivoidun kompleksin muodostumisessa. Siksi katalyytti voidaan ottaa talteen kemiallisen reaktion lopussa.

Katalyytit pystyvät lyhentämään reaktioaikaa luomalla vaihtoehtoisen mekanismin tuotteiden muodostamiseksi, joilla on pienempi aktivaatioenergia. Siksi reaktio tapahtuu nopeammin.

Katalyytit vaikuttavat sekä reaktion eteen- että taaksepäin.

kysymys 4

Kuinka nopeasti kemiallinen reaktio tapahtuu, riippuu:

I. Reagenssien välisten tehokkaiden törmäysten lukumäärä.
II. Tarpeeksi energiaa atomien järjestämiseksi uudelleen.
III. Molekyylien suotuisa suunta.
IV. Aktivoidun kompleksin muodostuminen.

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: d) I, II, III ja IV.

Tehokkaat törmäykset tapahtuvat, kun reagoivat aineet ovat iskuille suotuisissa asemissa, mikä edistää atomien uudelleenjärjestelyä.

Aktivointienergian on oltava riittävä, jotta reaktanttien välinen törmäys johtaa sidosten katkeamiseen ja aktivoidun kompleksin muodostumiseen.

Kaikki reagoivien hiukkasten törmäykset eivät aiheuta reaktion tapahtumista. Suunta, jolla törmäys tapahtuu, on tärkeä tuotteiden muodostumisen kannalta.

Aktivoitu kompleksi on välituote ja epävakaa tila ennen tuotteiden muodostumista. Se syntyy, kun reaktion aktivointienergia ylitetään.

kysymys 5

Hiilidioksidi on kaasu, joka muodostuu hiilimonoksidin ja happikaasujen välisessä reaktiossa alla olevan kemiallisen yhtälön mukaisesti.

CO_(g) + ½_{2 g)} → CO_{2 g)}

Tietäen, että 5 minuutin reaktiossa kulutettiin 2,5 mol CO: ta, mikä on reaktion kehittymisnopeus O: n kulutuksen mukaan₂?

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: d) 0,25 mol. min^-1

Vastaamaan tähän kysymykseen meidän on tarkasteltava kemiallista yhtälöä.

CO_(g) + ½_{2 g)} → CO_{2 g)}

Huomaa, että 1 mooli hiilimonoksidia reagoi ½ moolin hapen kanssa muodostaen 1 moolin hiilidioksidia.

Lausunnossa annettu määrä viittaa hiilimonoksidiin, mutta vastauksen on oltava happea. Tätä varten meidän on suoritettava kolmen sääntö ja löydettävä hapen määrä.

1 mol CO - ½ mol O₂

2,5 mol CO - x O: ta₂

x = 1,25 mol

Nyt sovellamme kaavan arvoja reaktion kehityksen nopeuteen.

Siksi reaktion kehittymisen nopeus hapen suhteen on 0,25 mol.min^-1.

kysymys 6

Huomaa hypoteettisen kemiallisen reaktion kehityksen graafinen esitys, joka liittyy energiaan ja reaktioreittiin.

Tarkista vaihtoehto, joka korvaa (1), (2), (3) ja (4) oikein.

a) substraatit, vapautunut lämpö, ​​maksimaalinen energiatila ja reaktion loppu.
b) reagenssit, aktivointienergia, aktivoitu kompleksi ja tuotteet.
c) reagenssit, kineettinen energia, katalyytti ja substraatit.
d) reagenssit, absorboitu lämpö, ​​lämpöenergia ja tuotteet.

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: b) reagenssit, aktivointienergia, aktivoitu kompleksi ja tuotteet.

Esitetty kaavio kuvaa endotermistä reaktiota, toisin sanoen reaktion esiintyminen vaatii energian absorptiota.

Sinä reagenssit (1) ovat kaavion alussa ja aktivointienergia (2) vastaa reagensseihin ja reaktoriin varastoituneen energian eroa kompleksi aktivoitu (3). Lopuksi välitilan läpäisyn jälkeen muodostuu Tuotteet (4).

Siksi reaktanttien on voitettava aktivointienergia järjestääkseen atomit uudelleen välirakenteeseen, jota kutsutaan aktivoiduksi kompleksiksi tuotteiden muodostamiseksi.

kysymys 7

Aine A pystyy hajoamaan ja siitä tulee aine B. Tarkkaile tämän reaktion kehittymistä alla olevassa kuvassa.

Reaktionopeudesta voidaan sanoa, että:

a) Aine hajoaa välillä 0-15 s nopeudella 0,35 mol.s^-1.
b) Aine hajoaa välillä 15-30 s nopeudella 0,02 mol.s^-1.
c) Aine hajoaa välillä 0-15 s nopeudella 0,04 mol.s^-1.
d) Aine hajoaa välillä 15-30 s nopeudella 0,03 mol.s^-1.

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: d) Aine hajoaa välillä 15-30 s nopeudella 0,03 mol.s-1.

Aineen hajoamisnopeus voidaan laskea kaavalla:

Lasketaan reaktionopeus aineella A annettujen aikavälien välillä.

Alue 0-15:

Alue 15-30:

Siksi vaihtoehto d on oikea, koska aine A hajoaa välillä 15-30 s nopeudella 0,03 mol.s.^-1.

kysymys 8

Harkitse seuraavaa hypoteettista reaktiota.

aA + bB → cC + dD

Huomaa A: n ja C: n pitoisuuden vaihtelu alla.

Ajat)	0	5	10	15	20	25
A: n kulutus (mol / L)	7,5	6,0	4,5	3,0	2,5	1,0
C: n muodostuminen (mol / L)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5

Mikä on kysymyksessä annettujen tietojen perusteella vastaavasti A: n kulutusnopeus ja C: n muodostumisnopeus 5-25 minuutin välillä?

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

Katso Vastaus

Oikea vaihtoehto: c) - 0,25 mol. L^-1.s^-1 ja 0,1 mol. L^-1.s^-1.

Kulutusaste:

C-harjoittelunopeus:

Siksi reaktiossa A kulutetaan nopeudella 0,25 mol.s-1, joten sen arvo on negatiivinen, kun taas B muodostuu nopeudella 0,1 mol. L^-1.s^-1.

Lue myös:

• Kemiallinen kinetiikka
• lämpökemia
• Kemiallinen tasapaino
• Kemialliset reaktiot