Упражнения по химической кинетике

Химическая кинетика изучает скорость химических реакций и факторы, влияющие на скорость этих реакций.

Используйте приведенные ниже вопросы, чтобы проверить свои знания и ознакомиться с комментариями к решениям.

Вопрос 1

Что касается факторов, влияющих на скорость химической реакции, НЕПРАВИЛЬНО утверждать, что:

а) Чем больше концентрация реагентов, тем выше скорость реакции.
б) Чем больше поверхность контакта, тем больше скорость реакции.
в) Чем выше давление, тем быстрее реакция.
г) Чем выше температура, тем быстрее реакция.
д) Присутствие катализатора поддерживает постоянную скорость реакции.

См. Ответ

Неправильная альтернатива: д) Присутствие катализатора поддерживает постоянную скорость реакции.

Катализаторы увеличивают скорость реакции, поскольку они способствуют образованию активированного комплекса между реагентами.

При этом катализаторы создают более короткий механизм развития реакции, в результате чего скорость увеличивается.

вопрос 2

Согласно _____________ между реагентами должны происходить эффективные столкновения для образования продуктов. Кроме того, ___________ достаточно, чтобы разорвать химические связи реагентов и сформировать ___________, которое является промежуточным состоянием до образования продуктов.

Слова, которые правильно заполняют пробелы, соответственно:

а) энтальпия, кинетическая энергия и изменение катализатора.
б) теория столкновений, энергия активации и активированный комплекс.
в) скорость реакции, энтальпия и ингибитор.
г) парциальное давление, энтропия и субстрат.

См. Ответ

Правильная альтернатива: б) теория столкновений, энергия активации и активированный комплекс.

Согласно теории столкновений, столкновения между реагентами необходимы для возникновения химической реакции. Для этого вещества должны находиться в благоприятном положении, чтобы шоки были эффективными.

Энергия активации действует как энергетический барьер, который необходимо преодолеть, чтобы разорвать связи реагирующих соединений. Чем ниже энергия активации, тем быстрее реакция.

Активированный комплекс представляет собой нестабильный промежуточный вид, образующийся перед продуктами.

вопрос 3

О катализаторах делаются следующие четыре утверждения:

Я. Катализатор работает за счет увеличения скорости реакции, но не влияет на ее характеристики.
II. В химической реакции катализатор не расходуется на пути реакции.
III. Катализаторы создают альтернативный путь превращения реагентов в продукты. Для этого нужна большая энергия активации.
IV. Катализатор способен только ускорить реакцию в прямом направлении.

Варианты, которые предоставляют правильную информацию о катализаторах:

а) I и II
б) II и III
в) I и IV
г) Все

См. Ответ

Правильная альтернатива: а) I и II.

Катализаторы используются для ускорения химических реакций. Реакция с использованием катализатора не изменяет его выход, то есть ожидаемое количество продукта получается, но за меньшее время.

Катализаторы не расходуются во время химической реакции, они способствуют образованию активированного комплекса. Следовательно, катализатор может быть восстановлен в конце химической реакции.

Катализаторы способны сократить время реакции за счет создания альтернативного механизма образования продуктов с более низкой энергией активации. Следовательно, реакция происходит быстрее.

Катализаторы действуют как в прямом, так и в обратном направлении реакции.

вопрос 4

Насколько быстро протекает химическая реакция, зависит от:

Я. Количество эффективных столкновений между реагентами.
II. Достаточно энергии, чтобы переставить атомы.
III. Благоприятная ориентация молекул.
IV. Формирование активированного комплекса.

а) I и II
б) II и IV
в) I, II и III
г) I, II, III и IV

См. Ответ

Правильная альтернатива: г) I, II, III и IV.

Эффективные столкновения происходят, когда реагенты находятся в положениях, благоприятных для ударов, которые будут способствовать перегруппировке атомов.

Энергии активации должно быть достаточно, чтобы столкновение между реагентами привело к разрыву связей и образованию активированного комплекса.

Не все столкновения между реагирующими частицами вызывают реакцию. Ориентация, с которой происходит столкновение, важна для образования продуктов.

Активированный комплекс находится в промежуточном и нестабильном состоянии до образования продуктов. Он создается при превышении энергии активации реакции.

вопрос 5

Двуокись углерода - это газ, образующийся в результате реакции между оксидом углерода и кислородом в соответствии с химическим уравнением, приведенным ниже.

CO_(грамм) + ½_{2 (г)} → CO_{2 (г)}

Зная, что за 5 минут реакции было израсходовано 2,5 моль CO, какова скорость развития реакции по потреблению O?₂?

а) 0,2 мол. мин^-1
б) 1,5 мол. мин^-1
в) 2,0 мол. мин^-1
г) 0,25 мол. мин^-1

См. Ответ

Правильная альтернатива: г) 0,25 моль. мин^-1

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны взглянуть на химическое уравнение.

CO_(грамм) + ½_{2 (г)} → CO_{2 (г)}

Обратите внимание, что 1 моль окиси углерода реагирует с ½ моля кислорода с образованием 1 моля двуокиси углерода.

Сумма, указанная в заявлении, относится к монооксиду углерода, но ответ должен быть в единицах кислорода. Для этого мы должны выполнить правило трех и найти количество кислорода.

1 моль CO - ½ моль O₂

2,5 моль CO - x O₂

х = 1,25 моль

Теперь применим значения в формуле скорости развития реакции.

Следовательно, скорость развития реакции по кислороду составляет 0,25 моль.мин.^-1.

вопрос 6

Обратите внимание на графическое изображение развития гипотетической химической реакции, которая связывает энергию и путь реакции.

Отметьте альтернативу, которая правильно заменяет (1), (2), (3) и (4) соответственно.

а) субстраты, выделяющееся тепло, максимальное энергетическое состояние и окончание реакции.
б) реагенты, энергия активации, активированный комплекс и продукты.
в) реагенты, кинетическая энергия, катализатор и субстраты.
г) реагенты, поглощенное тепло, тепловая энергия и продукты.

См. Ответ

Правильная альтернатива: б) реагенты, энергия активации, активированный комплекс и продукты.

Показанный график представляет собой эндотермическую реакцию, то есть поглощение энергии для протекания реакции.

Ты реагенты (1) находятся в начале графика, а энергия активации (2) соответствует разнице между запасенной энергией в реагентах и ​​в комплекс активирован (3). Наконец, после прохождения промежуточного состояния формирование продукты (4).

Следовательно, реагентам необходимо преодолеть энергию активации, чтобы перестроить свои атомы в промежуточную структуру, называемую активированным комплексом, для образования продуктов.

вопрос 7

Вещество А способно разлагаться и превращаться в вещество Б. Наблюдайте за развитием этой реакции на изображении ниже.

Что касается скорости реакции, можно сказать, что:

а) Вещество А разлагается от 0 до 15 с со скоростью 0,35 моль с.^-1.
б) Вещество А разлагается от 15 до 30 с со скоростью 0,02 моль.с^-1.
c) Вещество А разлагается от 0 до 15 с со скоростью 0,04 моль.с^-1.
г) Вещество А разлагается между 15 и 30 с со скоростью 0,03 моль с.^-1.

См. Ответ

Правильная альтернатива: d) Вещество А разлагается между 15 и 30 с со скоростью 0,03 моль / с.

Скорость разложения вещества А можно рассчитать по формуле:

Рассчитаем скорость реакции по веществу А между заданными интервалами.

Диапазон от 0 до 15:

Диапазон от 15 до 30:

Следовательно, вариант d верен, так как вещество A разлагается между 15 и 30 с со скоростью 0,03 моль.с.^-1.

вопрос 8

Рассмотрим следующую гипотетическую реакцию.

aA + bB → cC + dD

Обратите внимание на изменение концентрации A и C ниже.

Время (с)	0	5	10	15	20	25
Расход A (моль / л)	7,5	6,0	4,5	3,0	2,5	1,0
Образование C (моль / л)	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5

На основании информации, представленной в вопросе, каковы, соответственно, скорость потребления A и скорость образования C в интервале от 5 до 25 минут?

а) 0,3 мол. L^-1.s^-1 и 0,1 мол. L^-1.s^-1
б) - 0,1 мол. L^-1.s^-1 и 0,3 мол. L^-1.s^-1
в) - 0,25 мол. L^-1.s^-1 и 0,1 мол. L^-1.s^-1
г) 0,1 мол. L^-1.s^-1 и 0,3 мол. L^-1.s^-1

См. Ответ

Правильный вариант: в) - 0,25 мол. L^-1.s^-1 и 0,1 мол. L^-1.s^-1.

Норма расхода:

Скорость обучения C:

Следовательно, в реакции A расходуется со скоростью 0,25 моль / с, поэтому его значение отрицательно, в то время как B образуется со скоростью 0,1 моль. L^-1.s^-1.

Тоже читай:

• Химическая кинетика
• термохимия
• Химический баланс
• Химические реакции