Gyakorlatok a kémiai kinetikáról

A kémiai kinetika tanulmányozza a kémiai reakciók sebességét és azokat a tényezőket, amelyek befolyásolják a reakciók sebességét.

Az alábbi kérdések segítségével tesztelje tudását és nézze meg a határozatokhoz fűzött megjegyzéseket.

1. kérdés

Ami a kémiai reakció sebességét befolyásoló tényezőket illeti, helytelen kijelenteni, hogy:

a) Minél nagyobb a reagensek koncentrációja, annál gyorsabb a reakció.
b) Minél nagyobb az érintkezési felület, annál nagyobb a reakció sebessége.
c) Minél nagyobb a nyomás, annál gyorsabb a reakció.
d) Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a reakció.
e) A katalizátor jelenléte állandóan tartja a reakció sebességét.

Lásd: Válasz

Helytelen alternatíva: e) A katalizátor jelenléte állandóan tartja a reakció sebességét.

A katalizátorok növelik a reakció sebességét, mivel megkönnyítik az aktivált komplex képződését a reaktánsok között.

Ezzel a katalizátorok rövidebb mechanizmust hoznak létre a reakció kialakulásához, ami a sebesség növekedését okozza.

2. kérdés

_____________ szerint hatékony ütközéseknek kell bekövetkezniük a reagensek között a termékek képződéséhez. Ezenkívül elegendő ___________ van ahhoz, hogy megtörje a reagensek kémiai kötéseit, és ___________-t képezzen, amely köztes állapot a termékek képződése előtt.

Az üres helyeket helyesen kitöltő szavak:

a) entalpia, kinetikus energia és katalizátor variáció.
b) ütközéselmélet, aktiválási energia és aktivált komplex.
c) reakciósebesség, entalpia és inhibitor.
d) parciális nyomás, entrópia és szubsztrát.

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: b) ütközéselmélet, aktiválási energia és aktivált komplex.

Az ütközéselmélet szerint a reaktánsok közötti ütközések szükségesek a kémiai reakció bekövetkezéséhez. Ehhez az anyagoknak kedvező helyzetben kell lenniük ahhoz, hogy a sokkok hatékonyak legyenek.

Az aktiválási energia energiagátként működik, amelyet meg kell oldani a reakcióba lépő vegyületek kötéseinek megszakításához. Minél alacsonyabb az aktiválási energia, annál gyorsabb a reakció.

Az aktivált komplex instabil köztitermék, amely a termékek előtt képződik.

3. kérdés

A következő négy állítás hangzik el a katalizátorokról:

ÉN. A katalizátor a reakció sebességének növelésével működik, de a teljesítményét nem változtatja meg.
II. Kémiai reakcióban a katalizátor nem kerül felhasználásra a reakció útjában.
III. A katalizátorok alternatív utat teremtenek a reagensek termékekké történő átalakításához. Ehhez nagyobb aktivációs energiára van szükség.
IV. A katalizátor csak előre haladva képes felgyorsítani a reakciót.

A helyes információk a katalizátorokról:

a) I és II
b) II. és III
c) I. és IV
d) Mind

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: a) I és II.

A katalizátorokat a kémiai reakciók felgyorsítására használják. A katalizátort használó reakció nem változtatja meg a hozamát, vagyis a termék várható mennyiségét állítja elő, de kevesebb idő alatt.

A katalizátorokat a kémiai reakció során nem fogyasztják el, ezek segítik az aktivált komplex képződését. Ezért a kémiai reakció végén katalizátor nyerhető ki.

A katalizátorok képesek csökkenteni a reakcióidőt egy alternatív mechanizmus létrehozásával az alacsonyabb aktivációs energiájú termékek képződéséhez. Ezért a reakció gyorsabban megy végbe.

A katalizátorok mind a reakció előre, mind a fordított irányban hatnak.

4. kérdés

A kémiai reakció gyorsasága a következőktől függ:

ÉN. A reagensek közötti tényleges ütközések száma.
II. Elég energia az atomok átrendezéséhez.
III. A molekulák kedvező orientációja.
IV. Aktivált komplex képződése.

a) I és II
b) II. és IV
c) I., II. és III
d) I., II., III. és IV

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: d) I, II, III és IV.

Hatékony ütközések akkor fordulnak elő, amikor a reagensek sokkoknak kedvező helyzetben vannak, ami elősegíti az atomok átrendeződését.

Az aktiválási energiának elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a reaktánsok közötti ütközés a kötések megszakadását és az aktivált komplex képződését eredményezze.

A reakcióba lépő részecskék nem minden ütközése okozza a reakció lejátszódását. Az ütközés orientációja fontos a termékek kialakulásához.

Az aktivált komplex egy köztes és instabil állapot a termékek képződése előtt. Akkor jön létre, amikor túllépik a reakció aktiválási energiáját.

5. kérdés

A szén-dioxid a szén-monoxid és az oxigén gázok reakciójában keletkező gáz, az alábbi kémiai egyenlet szerint.

CO_g) + ½ a_{2. g)} → CO_{2. g)}

Annak tudatában, hogy 5 perc reakció után 2,5 mol CO elfogyott, mekkora a reakció fejlődési sebessége az O₂?

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

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: d) 0,25 mol. min^-1

A kérdés megválaszolásához meg kell vizsgálnunk a kémiai egyenletet.

CO_g) + ½ a_{2. g)} → CO_{2. g)}

Vegye figyelembe, hogy 1 mol szén-monoxid 1,5 mol oxigénnel reagálva 1 mol szén-dioxidot képez.

A nyilatkozatban megadott mennyiség szén-monoxidra vonatkozik, de a válasznak oxigénre kell vonatkoznia. Ehhez három szabályt kell végrehajtanunk, és meg kell találnunk az oxigén mennyiségét.

1 mol CO - ½ mol O₂

2,5 mol CO - x O₂

x = 1,25 mol

Most a képletben szereplő értékeket alkalmazzuk a reakció fejlődésének sebességére.

Ezért a reakció kialakulásának sebessége az oxigénhez viszonyítva 0,25 mol / perc^-1.

6. kérdés

Vegye figyelembe egy hipotetikus kémiai reakció fejlődésének grafikus ábrázolását, amely az energiát és a reakcióutat kapcsolja össze.

Ellenőrizze az (1), (2), (3) és (4) helyesen helyettesítő alternatívát.

a) szubsztrátok, felszabaduló hő, maximális energiaállapot és a reakció vége.
b) reagensek, aktivációs energia, aktivált komplex és termékek.
c) reagensek, kinetikus energia, katalizátor és szubsztrátok.
d) reagensek, abszorbeált hő, hőenergia és termékek.

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: b) reagensek, aktivációs energia, aktivált komplex és termékek.

A bemutatott grafikon egy endoterm reakcióról szól, vagyis energiaelnyelés van a reakció bekövetkezéséhez.

Ön reagensek (1) a grafikon és a aktiválási energia (2) megfelel a reagensekben és a reaktánsokban tárolt energia különbségének komplex aktiválva (3). Végül a közbenső állapot áthaladása után a Termékek (4).

Ezért a reaktánsoknak le kell győzniük az aktiválási energiát, hogy atomjaikat átrendezzék egy aktivált komplexnek nevezett köztes szerkezetbe a termékek képződéséhez.

7. kérdés

Az A anyag képes lebomlani és B anyaggá válni. Figyelje meg ennek a reakciónak az alakulását az alábbi képen.

A reakció sebességével kapcsolatban elmondhatjuk, hogy:

a) Az A anyag 0 és 15 s között bomlik, 0,35 mol.s sebességgel^-1.
b) Az A anyag 15 és 30 s között bomlik, 0,02 mol.s sebességgel^-1.
c) Az A anyag 0 és 15 s között bomlik, 0,04 mol.s sebességgel^-1.
d) Az A anyag 15 és 30 s között bomlik, 0,03 mol.s sebességgel^-1.

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: d) Az A anyag 15 és 30 s között bomlik, 0,03 mol.s-1 sebességgel.

Az A anyag bomlási sebessége a következő képlettel számítható:

Számítsuk ki a reakció sebességét az A anyag alapján a megadott intervallumok között.

0 és 15 közötti tartomány:

15 és 30 közötti tartomány:

Ezért a d alternatíva helyes, mivel az A anyag 15 és 30 s között bomlik 0,03 mol.s sebességgel.^-1.

8. kérdés

Vegye figyelembe a következő hipotetikus reakciót.

aA + bB → cC + dD

Az alábbiakban jegyezzük meg az A és C koncentrációjának változását.

Idő (k)	0	5	10	15	20	25
A fogyasztása (mol / L)	7,5	6,0	4,5	3,0	2,5	1,0
C képződése (mol / L)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5

A kérdésben megadott információk alapján mi az A-fogyasztás és a C-képződés sebessége 5 és 25 perc közötti intervallumban?

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

Lásd: Válasz

Helyes alternatíva: c) - 0,25 mol. L^-1.s^-1 és 0,1 mol. L^-1.s^-1.

Fogyasztási ráta:

C edzés aránya:

Ezért a reakcióban A-t 0,25 mol.s-1 sebességgel fogyasztják, így értéke negatív, míg B 0,1 mol sebességgel képződik. L^-1.s^-1.

Olvasd el te is:

• Kémiai kinetika
• termokémia
• Kémiai egyensúly
• Kémiai reakciók