الفصل السادس سرعة التفاعالت الكيميائية

Transcript

1 م ارجعة القسم 2 0 كتا الطال الفصل السادس سرعة التفاعالت الكيميائية 0 وض ح المقصود كل مما يلي : آلية التفاعل طاقة التنشيط المعقد المنشط آلية التفاعل : هي سلسلة الخطوات التي يحدث موجها التفاعل طاقة التنشيط : هي أدنى طاقة الزمة لتحويل المتفاعالت إلى معقد منشط المعقد المنشط : هو تركي انتقالي ينتج عن التصادم الفعال الذي يستمر حتى تنكسر الرواط األصلية وتتكون رواط جديدة 5 ما العوامل التي تحدد إمكانية حدوث تفاعل نتيجة لتصادم جزيئي إذا احتوت األنواع الداخلة في التصادم على كمية كافية من الطاقة وكانت في االتجاه الصحيح عضها تجاه عض 3 وضح العالقة ين طاقة التنشيط وطاقة التفاعل طاقة التفاعل هي الفرق ين طاقتي تنشيط التفاعل األمامي والتفاعل العكسي 4 ما الفرق ين المعقد المنشط والمرك الوسيط في المعقد المنشط تتكسر الرواط جزئيا وتتشكل جزئيا حيث يمثل ذلك المعقد أقصى قيمة في مقدار الطاقة والوسيط هو النوع الذي يتكون في خطوة واحدة من خطوات آلية التفاعل ليتفاعل في خطوات تليها ويمثل الحد األدنى في مقدار الطاقة 2 علل : ال يحدث تفاعل أحيانا حتى وان كان للتصادم طاقة تفيض عن طاقة التنشيط لحدوث أي تفاعل من الضروري أن يكون التصادم ذا طاقة كافية كما أن الجزيئات يج أن تكون في االتجاه الصحيح والمناس لحظة التصادم فإذا انعدم أحد هذين الشرطين فلن يكون هناك تفاعل وهنا انعدم شرط االتجاه المناس 2 أي مما يلي يتوافق مع معدل التفاعل األسرع : آلية ذات طاقة تنشيط قليلة أم آلية ذات طاقة تنشيط كيرة رر إجاتك اآللية ذات طاقة تنشيط قليلة والس أن عددا أكر من التصادمات الجزيئية تكون قادرة على تخطي طاقة التنشيط م ارجعة القسم 2 0 كتا التمارين واألنشطة 0 موظفا الرسم الياني التالي للطاقة أج عن األسئلة التالية : أ أيها يمثل طاقة المعقد المنشط D * C * B * A * أيها يمثل طاقة المتفاعالت D * C * B * A * ج أي مما يلي يمثل كمية طاقة التنشيط للتفاعل األمامي * كمية الطاقة عند C كمية الطاقة عند B * كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند B د أي مما يلي يمثل كمية طاقة التنشيط للتفاعل العكسي * كمية الطاقة عند C كمية الطاقة عند B B كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند * * كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند A C كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند * * كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند A * كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند C 1

2 حل أسئلة كتا الطال وكتا التمارين لمادة الكيمياء للصف الثاني عشر العلمي ه أي مما يلي يمثل تغير الطاقة للتفاعل األمامي * كمية الطاقة عند C كمية الطاقة عند B * كمية الطاقة عند D كمية الطاقة عند B الفصل الد ارسي الثاني العام الد ارسي 5102 / 5102 C كمية الطاقة عند B كمية الطاقة عند * * كمية الطاقة عند B كمية الطاقة عند A 2 A + B 5 النسة إلى التفاعل الرمزي X تساوي طاقة التنشيط لالتجاه األمامي 85 kj / mol 80 kj / mol أ أيها يحتوي على طاقة أكر المتفاعالت أم الناتج ما قيمة ح اررة التفاعل في االتجاه األمامي الناتج + 5 kj / mol ج ما العالقة ين قيم ΔH للتفاعل العكسي و ΔH 3 موظفا الرسم التالي للطاقة أج عما يلي : أ استعمل المعطيات التالية إلتمام الرسم الياني : E a = + 50 kj / mol ΔH = - 10 kj / mol أمامي عنون المتفاعالت والنواتج و ما قيمة E a و a' E و المعقد المنشط a' E mol + 60 kj / 4 اآللية المقترحة لتفاعل األوزون في الطقة الجوية العليا هي : O 3 ( g ) O 2 ( g ) + O ( g ) O 3 ( g ) + O ( g ) 2 O 2 ( g ) أ حدد هوية المركات الوسيطة في المعادلتين الساقتين أكت المعادلة النهائية ج إذا كانت ΔH م ارجعة القسم للتفاعل األمامي سالة النسة إلى التفاعل النهائي فما نوع التفاعل الذي تمثله ولالتجاه العكسي تساوي متساويان في القيمة ومختلفان في اإلشارة األكسجين أحادي الذرة [ O ] 2 O 3 O كتا الطال ماذا يدرس في فرع الكيمياء المسمى الكيمياء الحركية 5 ما العوامل التي تؤثر في سرعة التفاعالت الكيميائية طيعة المتفاعالت المساحة السطحية درجة الح اررة التركيز وجود الحفا ازت طارد للح اررة يدرس سرعة التفاعل وآلياته 3 ما الحفاز وضح تأثير الحفاز في سرعة التفاعالت الكيميائية كيف يؤثر الحفاز في طاقة التنشيط الالزمة لحدوث تفاعل كيميائي الحفاز مادة تزيد من سرعة التفاعل الكيميائي دون أن تستهلك ويوفر الحفاز مسا ار ديال للطاقة ويكون الحفاز فعاال في تكوين معقدات منشطة ديلة تحتاج إلى طاقة تنشيط أقل 4 ما المقصود قانون السرعة لتفاعل كيميائي وضح الشروط التي يكت ناء عليها قانون السرعة من المعادلة الكيميائية هو المعادلة التي ترط ين سرعة التفاعل وتركيز المتفاعالت إذا كان التفاعل من خطوة واحدة يمكن كتاة قانون السرعة من المعادلة الكيميائية لهذا التفاعل أما إذا كان التفاعل متعدد الخطوات فال د من الحصول عليه عمليا 2 مستخدما أفكار الكيمياء الحركية فسر الغرض من تريد الطعام تتحلل األطعمة نتيجة تفاعالت كيميائية طيئة تسها الكتيريا وما أن جميع التفاعالت الكيميائية تنخفض سرعتها التريد لذا تحفظ األطعمة عند درجة ح اررة منخفضة لخفض سرعة التحلل الكتيري

3 م ارجعة القسم 2 5 كتا التمارين واألنشطة 0 فيما يلي رسم ياني للطاقة في عملية معينة أحد المنحنيين يمثل رسما يانيا للطاقة للتفاعل مير المحفز والمنحني اآلخر يمثل الرسم الياني للطاقة للتفاعل المحفز أ أي منحني يكون له طاقة التنشيط الكرى المنحني 1 للتفاعل المحفز ومير المحفز من حيث المقدار الح ارري ΔH ما العالقة ين 2 المنحني متساوية ج أي منحني يمثل العملية المحفزة د رر إجاتك عن السؤال ج ألن الحفاز يكو ن معقدا منشطا يتطل طاقة تنشيط أقل كما يظهر في المنحني 2 5 ما أريك في العارة التالية مع التفسير : [ الحفاز يؤثر في سرعة التفاعل دون أن يشارك في التفاعل ] مير صحيحة ألن الحفاز يشارك في التفاعل أما إذا استهلك الحفاز في إحدى خطوات آلية التفاعل فيمكن استعادته في الخطوة األخيرة دون أي تغير في كتلته ] Y R = k [ X ] [ له قانون السرعة التالي : X + Y Z 3 التفاعل الرمزي : تنخفض السرعة إلى الثلث أ ما التأثير في سرعة التفاعل إذا خف ض تركيز Y إلى الثلث وقي ] X [ ثاتا تزداد السرعة ثماني م ارت وقي ] Y [ ثاتا ما التأثير في سرعة التفاعل إذا تضاعف تركيز X ج ما التأثير في سرعة التفاعل إذا أضيف حفاز إلى النظام ستزداد السرعة إذا كان الحفاز المضاف خاصا هذا التفاعل 4 علل ما يلي في ضوء د ارستك لنظرية التصادم أ تتفاعل المتفاعالت الغازية تحت ضغط مرتفع أسرع من تفاعلها تحت ضغط منخفض ألنه تحت الضغط المرتفع يقل الحجم فتتقار الجزيئات وتزداد فرص التصادم ينها ويزداد عدد التصادمات الفعالة وحدة الزمن فتزداد سرعة التفاعل تتفاعل المركات األيونية في المحلول أسرع من تفاعلها في حالة المادة الصلة تكون األيونات في المحلول حرة أكثر في حركتها مما هي في المادة الصلة لذلك تزداد فرص حدوث التصادمات شكل أكر ج إن صنف الحفا ازت مير المتجانسة المسماة الحفا ازت السطحية يعمل أفضل عندما يكون مسحوقا دقيقا ألنه في حالة المسحوق يؤمن مساحة سطحية أكر تمتز عليها الجزيئات المتفاعلة مما يزيد من تركيز المتفاعالت فتزداد عدد التصادمات الفعالة ين جسيمات المتفاعالت م ارجعة متنوعة للفصل 2 كتا التمارين واألنشطة 0 تمثل المعادلة التالية تفاعل تفكك يروكسيد الهيدروجين ( فوق أكسيد الهيدروجين ) : ) g H O 2 ( aq ) 2 H O ( l ) + O 2 ( أذكر ثالث طرق لتسريع التفكك وضح اختصار وفقا لنظرية التصادم لماذا تكون كل منها فعالة أ زيادة تركيز H O ألنه يزيد عدد التصادمات وحدة الزمن 3

4 رفع درجة الح اررة ألنه يزيد عدد التصادمات وحدة الزمن إضافة حفاز خاص صل يخفض طاقة التنشيط الالزمة للتفاعل فيزيد عدد التصادمات الفعالة وحدة الزمن ج 5 ماز NO واحد من مكونات الضا الدخاني ( الضخان ) وأحد التفاعالت التي تضط تركيز NO هو : عند درجات ح اررة مرتفعة مضاعفة تركيز H تضاعف سرعة التفاعل H ( g ) + 2 NO ( g ) H O ( g ) ) g + N O ( ينما تزيد مضاعفة تركيز NO من سرعة هذا التفاعل أرع م ارت أكت قانون ( معادلة ) سرعة التفاعل مستخدما هذه المعطيات [ NO R = k ] H [ ] 3 وظف المعادلة الكيميائية التالية في اإلجاة عن السؤال الذي يليها : Mg ( s ) + 2 H O + ( aq ) + 2 Cl ( aq ) Mg ( aq ) + 2 Cl ( aq ) + H 2 ( g ) + 2 H O ( l ) إذا تفاعل 0048 g من المغنسيوم شكل تام خالل ثانية فما معدل سرعة التفاعل mol / s خالل هذه المدة - معدل السرعة = s mol / 4 موظفا الرسم الياني التالي أج عن األسئلة التالية : أ هل التفاعل األمامي الممثل في المنحني طارد للح اررة أم ماص لها ماص للح اررة قد ر قيمة واشارة ج قد ر قيمة mol + 40 kj / mol + 20 kj / E a' إضافة حفاز إلى التفاعل تخفض E a حوالي 15 kj / mol يسر ع د هل التفاعل األمامي يسر ع أم يط ئ يسر ع ه هل التفاعل العكسي يسر ع أم يط ئ و هل تتغير قيمة عن قيمتها في ( ) ال 2 أ حدد المعادلة الموزونة النهائية للتفاعل ذي اآللية المقترحة التالية : خطوة : 1 O 2 NO + H N + H طيء خطوة : 2 O H + H O 2 H سريع O 2 NO + 2 H N + 2 H الخطوة األولى أي الخطوتين هي المحددة للسرعة O H ج ما المرك الوسيط في التفاعل أعاله م ارجعة الفصل 2 كتا الطال 0 يسمى تسلسل الخطوات التي تقع في عملية التفاعل : د آلية التفاعل ج التفاعل الكلي قانون السرعة أ رتة التفاعل 5 لكي يكون التصادم فعاال يلزمه أن يكون ذا : د آلية تفاعل طاقة واتجاه مناسين معا ج اتجاه مناس فقط أ طاقة كافية فقط 3 كيف تقارن طاقة المعقد المنشط طاقات المتفاعالت والنواتج تكون أقل من طاقة المتفاعالت وأكر من طاقة النواتج أ تكون أقل من كلتا الطاقتين 4

5 تكون أكر من كلتا الطاقتين د تكون أقل من طاقة المتفاعالت وأكر من طاقة النواتج ج 4 إذا كان التصادم ين الجزيئات ضعيفا تكون الجزيئات : د قالة لالرتداد دون تفاعل ج قالة للتفاعل في االتجاه مير المناس أ في االتجاه المناس 2 األنواع التي تغير سرعة تفاعل ما دون أن تستهلك أو تتغير هي : د متفاعل ج مرك وسيط معقد منشط أ حفاز 2 يرط قانون السرعة ين : سرعة التفاعل والتركيز أ سرعة التفاعل ودرجة الح اررة د الطاقة والتركيز ج درجة الح اررة والتركيز 7 في الشكل الياني الذي يوضح تغير الطاقة مع سير التفاعل يظهر المعقد المنشط في : د قمة المنحنى ح أسفل المنحنى يمين نهاية المنحنى أ يسار نهاية المنحنى 8 تسمى الخطوة األطأ في اآللية : د ال شيء مما ذكر ج خطوة التنشيط التفاعل مير المحفز أ الخطوة المحددة للسرعة 9 تفاعل معين رتته صفر في المتفاعل A ورتته ثانية في المتفاعل B فما الذي يحصل لسرعة التفاعل عندما يتضاعف تركيز كل من المتفاعلين B, A 2 يزداد التفاعل معامل مقداره أ تقى سرعة التفاعل كما هي د تزداد سرعة التفاعل معامل قدره 8 ح تزداد سرعة التفاعل معامل قدره 4 01 أ ما المقصود نظرية التصادم هي مجموعة من االفت ارضات تتعلق التصادمات والتفاعالت ين الجزيئات وفقا لهذه النظرية ما الشرطان اللذان يج توافرهما في إنتاج أنواع كيميائية جديدة يج أن تكون التصادمات ذات طاقة تكفي لتزويد التفاعل طاقة التنشيط الالزمة وأن تكون الجزيئات المتصادمة في االتجاه المناس الذي يؤدي إلى التفاعل 00 أ ما الشرط الالزم توفره لتكوين معقد منشط يج أن تخضع جسيمات المتفاعل لتصادمات فعالة تزيد من الطاقة الداخلية للمتفاعالت والحد األدنى الالزم لحدوث التفاعل أين يقع المعقد المنشط داللة الطاقة على امتداد مسار التفاعل يقع المعقد المنشط في الحد األقصى للطاقة في التفاعالت االنعكاسية قارن ين طاقة التنشيط الالزمة للتغير الطارد الح اررة وطاقة التنشيط الالزمة للتغير الماص للح اررة 05 تكون طاقة التنشيط الالزمة لحصول التغير الماص للح اررة أكر من طاقة التنشيط الالزمة لحصول التغير الطارد للح اررة مقدار كمية ح اررة التفاعل في النظام C H 8(g) + 5 O (g) 3CO 2 (g) (g) + 4 H O 03 هل تمثل المعادلة التالية آلية تفاعل احت ارق الروان ال معظم التفاعالت لها سلسلة من خطوات متعاقة ومن المستعد أن يتصادم هذا الكم الهائل من الجزيئات في خطوة واحدة خطوتين عند درجة ح اررة عالية 2NO 2NO + O 04 تحدث عملية تفكك ثاني أكسيد النيتروجين 5

6 NO توقع الخطوة الثانية التي تعطي عند جمعها مع الخطوة األولى التفاعل التام NO + الخطوة األولى O NO O NO O الخطوة الثانية هي هي الخطوة األطأ في آلية التفاعل وهي التي تحدد السرعة للتفاعل الكلي 02 عرف : الخطوة المحددة للسرعة 02 لكل من األشكال التالية للطاقة المينة في ما يلي رم ز المتفاعالت والنواتج و ΔH و E a أ ج a' E و كذلك حدد قيم E a و a' E أ ج ΔH= -10kJ/mol عكسي ΔH = - 40kJ/mol عكسي ΔH = - 80kJ/mol عكسي أمامي ΔH = +10kJ/mol ΔH= أمامي + 40kJ/mol ΔH = أمامي + 80kJ/mol Ea = 70 kj/mol Ea = 20 kj/mol, Ea = 100 kj/mol E a' = 60 kj/mol E a' = 60 kj/mol E a' = 20 kj/mol 07 ارسم الشكل الياني للطاقة الذي يصف التفاعالت التالية ورم زه ثم حدد جميع القيم المتقية ضع المتفاعالت على مستوى الطاقة - 10 kj/mol = E a' = 40 kj/mol أ صفر - 95 kj/mol = E a = 20 kj/mol ج ج - 40 kj/mol E a' = 30 kj/mol = عكسي ΔH أ ΔH + = أمامي 40 kj/mol ΔH + = عكسي 95 kj/mol ΔH + = عكسي 10 kj/mol E a = 70 kj/mol E a' = 115 kj/mol E a = 30 kj/mol 08 أ اكت المعادلة الموزونة لتفاعل له اآللية المقترحة التالية ثم اكت قانون سرعة مناس انظر المسألة النموذجية 6 2 6

7 الخطوة : 1 حل أسئلة كتا الطال وكتا التمارين لمادة الكيمياء للصف الثاني عشر العلمي الفصل الد ارسي الثاني العام الد ارسي 5102 / 5102 B + B E + D ما الرتة الكلية للتفاعل اإلجاة أ : D A + B C + اإلجاة : الرتة صفر في طيء قانون السرعة الخطوة : 2 E A B + C R = k [ B ] B و الثانية في A والرتة الكلية للتفاعل هي الثانية سريع 09 تفاعل يتضمن المتفاعلين B, A يجري آلية الخطوة الواحدة : B A B A اكت قانون سرعة هذا التفاعل ما تأثير مضاعفة تركيز كل من المتفاعلين ك ل على حده في سرعة التفاعل انظر المسألة النموذجية 6 2 القانون R = k[a] [B] ومضاعفة [A] تزيد سرعة التفاعل معامل = 4 ومضاعفة [B] تضاعف سرعة التفاعل A 51 يعر عن تفاعل كيميائي المعادلة الموزونة B C أ حدد قانون سرعة التفاعل احس قيمة ثات السرعة النوعية ج إذا كان التركيز االتدائي لكل من B, A فما السرعة االتدائية لتكوين C د ما رتة التفاعل تعا ل ه ما رتة التفاعل تعا ل أ أ أ 03M A B R = k [A ][B] د الرتة األولى في A M min ه الرتة الثانية في B أعطت ثالث تجار عملية لسرعة تفاعل اليانات التالية : ج M min 50 ارسم أشكاال يانية للطاقة تصف التفاعالت التالية ورم زها ثم حدد جميع القيم المتقية ضع المتفاعالت في مستوى الطاقة صفر = + 30 kj/mol = - 30 kj/mol E a' = 20 kj/mol E a = 20 kj/mol أ التجرة [A] االتدائي [B] االتدائي ال M ال M السرعة االتدائية لتكوين M/min C E a' 0 kj/mol E a = 50 kj/mol [B] R = k [A] كيف تتأثر السرعة تغير العوامل التالية 55 وجد أن لتفاعل معين قانون سرعة هو : زيادة التركيز االتدائي ل B إلى ثالثة أمثال أ تقليل تركيز A إلى النصف ج مضاعفة تركيز A مع تقليل تركيز B إلى النصف د إضافة حفاز أ إذا انخفض [A] إلى النصف تنخفض السرعة إلى النصف إذا ضرت قيمة [B] في ثالثة تزداد سرعة التفاعل 9 م ارت ج إذا تضاعفت قيمة [A] وانخفضت قيمة [B] إلى النصف تنخفض سرعة التفاعل إلى النصف د إذا استعمل حفاز مناس ستزداد سرعة التفاعل 7

8 53 اختر لكل زوج من األزواج التالية المادة أو العملية التي تتالئم مع التفاعل سرعة أكر ج 5g من شريط التين قصدير في HCl عند 298K أو قصديرفي HCl عند 320K أ سكر حيي أو مسحوق سميك أو 5g من شريط التين رفيع ج شريط التين رفيع القصدير في HCl عند 320K أ مسحوق السكر A 54 اليانات التالية تم الحصول عليها من التفاعل B C )M/s) السرعة [B]((M] [A](M ] جد الرتة لكل متفاعل الرتة األولى في B ألن السرعة تنخفض إلى النصف لدى انخفاض التركيز للنصف والرتة الثانية في A ألن السرعة تنخفض إلى الرع لدى انخفاض التركيز إلى النصف التصادم المت ازمن ين الجزيئات األرعة A B C 52 المعادلة الموزونة للتفاعل المتجانس السريع ين مازين هي D لمتفاعل وين جزيء المتفاعل اآلخر نادر الحدوث فما الذي تتوقعه النسة لطيعة آلية التفاعل لهذا النظام تكوين معقد منشط واحد نتيجة تصادم خمسة جزيئات أمر مير محتمل حدوثه ويج أن تحتوي آليات التفاعل على تعاق لخطوات سيطة 52 فسر س توقع خطر االنفجار في عض المناطق كمناجم الفحم ومعامل نشر الخش ومعامل تذرية الحو تؤمن طيعة المسحوق للمواد الجافة مساحة سطحية كيرة للتعرض إلى االكسجين لذلك فإن ش اررة سيطة تس تفاعال سريعا قد ينتهي انفجار 2NO 2(g) 57 ما الخاصة التي تقاس لتحديد سرعة التفاعل التالي رر إجاتك (g)4 N O قياس ضغط نظام التفاعل ما أن مولين من ماز يتفاعالن لتكوين مول واحد من ناتج مازي فإن الضغط سينخفض مع استم ارر التفاعل وما أن NO ماز ني أحمر O N عديم اللون يصح اإلمكان استخدام تغير شدة اللون أيضا 8