1-21. Οι απαντήσεις προκύπτουν εύκολα από τη θεωρία.

Transcript

1 22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ Οι απαντήσεις προκύπτουν εύκολα από τη θεωρία. Ερωτήσεις - ασκήσεις - προβλήματα α. Ταχύτητα αντίδρασης 22. Βλέπε θεωρία. 23. Βλέπε θεωρία. 24. Βλέπε θεωρία. 25. Από αυτά που αναφέρουμε στη θεωρία φαίνεται εύκολα ότι η ενέργεια ενεργοποίησης για την Α + Β > Γ + Δ είναι η Ει και για την Γ + Δ > Α + Β είναι η Ε Είναι εύκολο να συμπληρώσουμε τα κενά μελετώντας τη θεωρία. 27. (ϊ) Η πρώτη καμπύλη αντιστοιχεί στο σώμα Α και η δεύτερη αντιστοιχεί στο σώμα Β. Τη χρονική στιγμή t v η ταχύτητα μηδενίζεται. (ΐί) Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί η ταχύτητα της αντίδρασης μεγαλώνει οπότε η ταχύτητα μηδενίζεται γρηγορότερα. 28. Βλέπε θεωρία

2 Οι απαντήσεις στα ερωτήματα (α) και (β) είναι απλές. (γ), (δ): Από τους συντελεστές της αντίδρασης φαίνεται ότι το σώμα Α είναι σε περίσσεια άρα στο τέλος της αντίδρασης η ποσότητα του Α δε μηδενίζεται, ενώ η ποσότητα του Β μηδενίζεται. Άρα (γ): Σ και (δ): Λ. (ε): Επειδή κατά την αντίδραση δε μεταβάλλεται ο συνολικός αριθμός mol των αερίων, η πίεση πράγματι παραμένει σταθερή. Α,, χ mol Ν,,, 2xmolNH,,, 30. Αν αντιδρούν - τοτε παραγονται απο οπου φαίνεται ότι η σωστή απάντηση είναι η (δ). 31. Η δεν είναι η ταχύτητα της αντίδρασης, η ταχύτητα είναι dr 1 d[a] 2 d t -0,2 32. υ = - ^ = moll's" 1 = 0,05 mol-l '-s"'. At 2 0,2 33. o = - ^ = -J mol-l's"' = 0,02 mol-l" V. At 10 β. Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα αντίδρασης - Νόμος ταχύτητας 34. Η πρόταση (γ). 35. Όταν αυξηθεί η θερμοκρασία κατά 10 C η ταχύτητα γίνεται 2υ, όταν η θερμοκρασία γίνεται ( ) C η ταχύτητα θα γίνει 2 2 υ και όταν γίνει ( ) C = 80 C η ταχύτητα θα γίνει 2 4 Ο = 16?; (απάντηση β). 36. Η αντίδραση είναι δευτέρας τάξης και είναι πολύπλοκη.

3 ης τάξης: υ = k-c άρα η k έχει μονάδες: mol L -1 s" 1 _ι π ^ mol-l 2 ης τάξης: υ = k-c 2 άρα η k έχει μονάδες: mol L" 1 s _1, τ = mol L s mol 2 L" Βλέπε θεωρία. 39. Διαβάζοντας τη θεωρία βλέπουμε ότι η σωστή απάντηση είναι η (γ) 40. α. (Α) Αυξάνει την ταχύτητα όλων των αντιδράσεων. β. (Λ) Δεν είναι δυνατόν να υπάρχουν αντιδράσεις 5 ης τάξης, γ. (Σ) Προφανώς είναι σωστό. δ. (Λ) Οι μονάδες της σταθεράς ταχύτητας εξαρτώνται από την τάξη της αντίδρασης. ε. (Λ) Προφανώς είναι λάθος γιατί η ταχύτητα θα γίνει 2 ιο υ, αρχ 20ϋ α ρχ 41. Η σωστή απάντηση είναι η (γ). 42. α. (Λ) Η ταχύτητα ελαττώνεται με την πάροδο του χρόνου, β. (Σ) Όπως εξηγούμε στη θεωρία η πρόταση είναι σωστή. γ. (Σ) Ο Ζη με τη μορφή σκόνης παρουσιάζει μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής. 43. οι = ΜΑ] 2 [Β] = & mol-l '-s 1 Όταν η ποσότητα του Γ γίνει 1 mol θα έχουμε 1 mol του Α και 1 mol του Β, οπότε = /:2 [Α] 2 [Β] = Μ 2! mol-l ' s" 1. Α3 2 2 *1 2 1 = 18, ορθή απάντηση η (α). 44. Φαίνεται εύκολα από τη μελέτη της θεωρίας ότι (α) Σ, (β) Λ, (γ) Σ, (δ) Λ.

4 45. α.ο = * [Α] [Β] 2 25 β. «ι = 10 mor 2 L 2 min" 1 1,5 -mol-l" 1 l 2 mol 2 L" 2 = 15 moll'min" 1 γ. Όταν έχουμε 4,5 mol του Α θα έχουμε 1 mol του Β: ο 2 = 10 mor 2 L 2 min" 1 4,5/4 ΙΤΙΟ1 L" 1 ( 1 /4) 2 mol 2 L 2 = (45/64) mol L ' min" υ = Λ:-[Α 2 ]-[Β 2 ] υ\ = ΙΟ" 3 mol ' L s 'O^ mol L'-O^ mol L 1 ή υ\ = 4,8 ΙΟ" 4 mol-l's"' Όταν παράγονται 0,8 mol ΑΒ απομένουν 0,2 mol του Α2 και 0,4 mol του Β 2 : ι>2 = 10" 3 mor 1 L s" l 0,2 mol L" l 0,4 mol L" 1 ή υ 2 = 0,8 10" 4 mol-l's" α. o = it-[a] x -[B] y 2 10" 2 =/t(0,l) x (0,l) y (1) 4 10" 2 =/:(0,l) x (0,2) y (2) 8 ΙΟ" 2 = yt(0,4) x (0,l) y (3) y -1 χ = 1 Το τέταρτο πείραμα επαληθεύει τις τιμές που βρήκαμε, οπότε υ = [Α] [Β] β. Η αντίδραση είναι 2 ης τάξης.. 2*10,_ΙΤ. _Ι.._ΙΤ. _Ι γ. k = mol Lmin =2mol Lmin 0,1 0,1 ω 48. α. υ - Α [Α] Χ [Β] ν [Γ] = >t(0,l) x (0,l) y (0,l) co (1) 18 10" 4 = φ,3) χ (0,2^ (0,1 Υ (2) 9 10" 4 =*(0,3) x (0,l) y (0,lf (3) 36 ΙΟ" 4 = Α:(θ,3) χ (0,2^ (0,2f (4) Λύνουμε και βρίσκουμε χ = y = ω = 1, οπότε υ = & [Α] [Β] [Γ] β. k= mol" 2 L 2 s"' =3 10"' mol" 2 L 2 s" 1 κ 0,1 0,1 0,1

5 Η αντίδραση δεν είναι απλή και πραγματοποιείται σε στάδια. Ένας πιθανός μηχανισμός είναι: Α + 2Β» Δ (βραδύ στάδιο) Δ + Β > Γ (γρήγορο στάδιο) 50. Αν η συγκέντρωση του NO είναι Α και του Cl 2 είναι Β: D, = *r[no]mcl2] y = *-[A] I -[B] y υ 2 = Α-[2Α] Χ [2Β] y = 8?;, ή 2 Χ 2 y = 8 ο 3 = Α [Α] χ [2B] y = 2υ\ ή 2 y = 2 οπότε y = 1 και χ = 2 και υ = & [Ν0] 2 [Ο 2 ] Η αντίδραση είναι 3 ης τάξης. 51. α. υ = k [H 2 ] x -[NO] y n t : 0,19 = k (0.39) x -(0,70) y Π 2 : 0,76 = k (0,39) x -(l,40) y Π 3 : 1,52 = k (0,78) x -(l,40) y Βρίσκουμε χ = 1 και y = 2, οπότε υ - k [Η 2 ]-[NO 2 γ. Η αντίδραση είναι 3 ης τάξης. Προφανώς η αντίδραση δεν είναι απλή. 52. α, β. Διάγραμμα I: Γ 0 Διάγραμμα II: Α 0,3 Μ Διάγραμμα III: Β 0,6 Μ Διάγραμμα IV: Δ 0,3 Μ Δ [Α] [θ, 3 0,6] 1 γ -1 ΑΛΊ ς 1 Τ γ. υ = = mol -L = 0,015 mol-l -1 s. 1 At 20 δ. A: 0,015 mol-l' s 1 Β: 0,03 mol-l ' s"' Γ: 0,045 mol-l"'-s"' Δ: 0,015 mol-l '-s"' ε. Τη χρονική στιγμή / = 20 s η ταχύτητα της αντίδρασης είναι μηδέν. 53. (ί) α. βραδύτερη λόγω μικρότερης επιφάνειας επαφής. β. ίδιος επειδή είναι ίδια η ποσότητα. (ίϊ)α. βραδύτερη επειδή ελαττώνεται η συγκέντρωση του HC1.

6 27 β. μικρότερος επειδή ελαττώνεται η ποσότητα του HC1. (iii) α. ταχύτερη επειδή αυξάνει η συγκέντρωση του HC1. β. μεγαλύτερος επειδή αυξάνει η ποσότητα του HC1. (iv) α. ταχύτερη επειδή αυξάνει η συγκέντρωση του HC1. β. ίδιος επειδή παραμένει σταθερή η ποσότητα του HC1. (ν)α. βραδύτερη. β. ίδιος. (νί) α. ίδια. β. μεγαλύτερος. 54. α. (Γραφική παράσταση) Δ[Γ] 4 mol-l" 1,,., β. υ = 2mol-L mm At 2 min" 1 γ. Βρίσκεται γραφικά. δ. Βρίσκεται γραφικά. 55. Η (γ) γιατί όταν η θερμοκρασία περάσει μια ορισμένη τιμή, το ένζυμο δε μπορεί να δράσει καταλυτικά. 56. α.υ = & [N0] 2 -[C1 2 ] ^ _ L8 10 'mol L" 1 s" 1 _ = 2. ^ -4^-2^-i [3] 2 mol 2 LT 2 [1] - mol L _1 β. Όταν περισσεύουν 0,4 mol Cl 2 θα περισσεύουν και (3-2-0,6) mol NO = 1,8 mol NO, οπότε υ = 2 10" 4 (1,8) 2 0,4 mol-l" 1 S" 1 = 2,6 10" 4 mol-l's" 1. γ. Όταν περισσεύει 1 mol NO έχουν αντιδράσει 2 mol NO και 1 mol CI2 οπότε αντέδρασε όλο το χλώριο και η ταχύτητα μηδενίζεται , ο. ρ ι = atm = 262,4 atm 1 (0,4 + 3) 0, ρ 2 = atm = 223,04 atm 1 3-0, ,^0 Ρ3 = j atm = 196,8 atm