KEΦ 3ο ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ << ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ - ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ>>

ΘΕΩΡΙΑ

Η  Χημική Κινητική ασχολείται με τα εξής :

•  Με την ταχύτητα της αντίδρασης
•  Με τους παράγοντες που καθορίζουν την ταχύτητα της αντίδρασης
• Με τον μηχανισμό της αντίδρασης. Τα ενδιάμεσα στάδια που ακολουθεί η αντίδραση  για να οδηγηθούμε στο σχηματισμό των προϊόντων

ΤΑΧΥΤΗΤΑ  ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

Ασχολείται με το πόσο γρήγορα προχωράει η αντίδραση . Με τον ρυθμό με τον οποίο τα αντιδρώντα μετατρέπονται σε προϊόντα. Ορίζεται ως η μεταβολή της συγκέντρωσης των αντιδρώντων ή των προϊόντων προς την αντίστοιχη μεταβολή του χρόνου 

Ταχύτητα αντίδρασης ορίζεται η μεταβολή της συγκέντρωσης ενός από τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα της αντίδρασης στη μονάδα του χρόνου.  u =Δc /Δt  με  c = n/V. Μονάδες ταχύτητας Mol/(L s) Αν η ουσία είναι αέριο καταλαμβάνει όλο τον όγκο του δοχείου. V = Vδοχείου Αν είναι διαλυμένη ουσία τότε V = Vδιαλυμένης Αν είναι στερεό ή καθαρό υγρό η συγκέντρωση είναι σταθερή και εξαρτάται από την πυκνότητα της c = ρστερεού/Μr Έστω ή αντίδραση Α + Β → Γ + Δ. Η ταχύτητα της δεν παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της. Αρχικά είναι μέγιστη γιατί οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων είναι μέγιστες και ελαττώνεται μέχρι να μηδενιστεί

Οδηγίες υπολογισμού ρυθμού μεταβολής συγκέντρωσης
                                                                                                                                                     Γνωρίζουμε ότι  u = Δc/Δt σε mol/l*s Όπου Δc : η μεταβολή της συγκέντρωσης Δc=cτελ-cαρχ Δt: ο χρόνος που έγινε η παραπάνω μεταβολή της συγκέντρωσης Αν πρόκειται για αντιδρών ο ρυθμός μεταβολής είναι αρνητικός ( η συγκέντρωση του αντιδρώντος μειώνεται Αν πρόκειται για προϊόν αν ο ρυθμός μεταβολής είναι θετικός ( η συγκέντρωση του προϊόντος αυξάνεται )
                                                                                                                                                     ΠΡΟΣΟΧΗ για να υπολογίσουμε την ταχύτητα ή το ρυθμό μεταβολής χρησιμοποιούμαι συγκεντρώσεις (mol/l) και όχι mol                                                                                                         α. Επειδή τα αντιδρώντα “καταναλώνονται” κατά τη διάρκεια µίας αντίδρασης, ο ρυθµός µεταβολής της συγκέντρωσής τους ονοµάζεται και ταχύτητα ή ρυθµός κατανάλωσης.                                         β. Επειδή τα προϊόντα “σχηµατίζονται” κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, ο ρυθµός µεταβολής της συγκέντρωσής τους ονοµάζεται και ταχύτητα ή ρυθµός σχηµατισµού.                                                 γ. Σε αντιδράσεις διάσπασης, ο ρυθµός µεταβολής της συγκέντρωσης της ένωσης που διασπάται ονοµάζεται και ταχύτητα ή ρυθµός διάσπασης. π.χ. Στην αντίδραση: COCl2(g)→ CO(g) + Cl2(g) Ο ρυθµός διάσπασης του φωσγενίου είναι: -∆[COCl ]∆t

Η μέση ταχύτητα αντίδρασης με γενική μορφή: αΑ + βΒ → γΓ + δΔ, για u = - 1/α*Δ(Α)/Δt  ή -1/β*Δ(Β)/Δt  ή 1/γ*Δ(Γ)/Δt ή 1/δ*Δ(Δ)/Δt

Θεωρία των συγκρούσεων (Arrhenius, 1889) 
                                                                                                                                                            Σύµφωνα µε τη θεωρία των συγκρούσεων για να γίνει µια χηµική αντίδραση, πρέπει τα µόρια των αντιδρώντων να συγκρουστούν κατάλληλα, δηλαδή θα πρέπει οι συγκρούσεις να είναι αποτελεσµατικές ή ενεργές. Για να είναι µια σύγκρουση αποτελεσµατική, πρέπει τα σωµατίδια (άτοµα, µόρια, ιόντα) που συγκρούονται να έχουν:                                                                                Κατάλληλη κινητική ενέργεια (ενέργεια ενεργοποίησης)                                                                      Κατάλληλο προσανατολισµό Μόνο ένα μικρό μέρος των συγκρούσεων μεταξύ των μορίων αντιδραστηρίου μετατρέπει τα αντιδραστήρια στα προϊόντα της αντίδρασης. Αυτό μπορεί να γίνει κατανοητό με τη στροφή, άλλη μια φορά, στην αντίδραση μεταξύ NO3 και του NO ,                                             NO3(g) + NO(g) →2NO2(g)                                                                                                   Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, ένα άτομο οξυγόνου μεταφέρεται από ένα μόριο ΝΟ3 σε ένα μόριο ΝΟ. Για να γίνει αντίδραση, το άτομο αζώτου στο NO πρέπει να συγκρουστεί με το άτομο οξυγόνου του NO3. . Με βάση τη θεωρία αυτή η ταχύτητα της αντίδρασης είναι ανάλογη με τον αριθμό των συγκρούσεων που συμβαίνουν στη μονάδα του χρόνου (ρυθμός συγκρούσεων). Όλες οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων των αντιδρώντων δεν οδηγούν σε σχηματισμό προϊόντων, δηλαδή δεν είναι αποτελεσματικές. Έχει εκτιμηθεί ότι ένα πολύ μικρό ποσοστό του συνολικού αριθμού των συγκρούσεων είναι αποτελεσματικές. Ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ελάχιστη κινητική ενέργεια που πρέπει να έχουν τα συγκρουόμενα μόρια ώστε η σύγκρουση τους να είναι αποτελεσματική. Η τιμή της εξαρτάται από τη φύση των αντιδρώντων. Όσο μικρότερη η τιμή της, τόσο μεγαλύτερο το ποσοστό των ενεργών συγκρούσεων και άρα τόσο μεγαλύτερη η ταχύτητα αντίδρασης. Η ενεργειακή πορεία αντίδρασης ελέγχει την ταχύτητα της αντίδρασης. Τα μόρια ακολουθούν την πορεία λιγότερης αντίστασης, αλλά αυτή η πορεία μπορεί ακόμα να απαιτήσει πολλή ενέργεια.

Θεωρία του ενεργού συμπλόκου

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία για να πραγματοποιηθεί μία αντίδραση θα πρέπει τα αντιδρώντα να μπορούν όταν συγκρουσθούν να ξεπεράσουν ένα ενεργειακό φράγμα ( ενέργεια ενεργοποίησης) και να οδηγηθούν στο σχηματισμό ενός ενδιάμεσου συμπλόκου όπου οι δεσμοί μεταξύ των αντιδρώντων αρχίζουν να διασπώνται και οι δεσμοί μεταξύ των προϊόντων αρχίζουν να σχηματίζονται
Πάντα το ενεργοποιημένο σύμπλοκο έχει ενέργεια μεγαλύτερη από τα αντιδρώντα , είτε η αντίδραση είναι εξώθερμη ( ΔΗ< 0 ) είτε είναι ενδόθερμη ( ΔΗ> 0 )

3. ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ (*)

3.1.1          Να συμπληρωθούν τα διάστικτα στις προτάσεις που ακολουθούν:

Α) Μέση ταχύτητα αντίδρασης ονομάζεται …………………………………. …………………………………………………………………………………

Β) Για την αντίδραση Α + 3Β  ®  2Γ  ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης του Γ  είναι………….. από τον ρυθμό μεταβολής της συγκέντρωσης του  Α, ενώ ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης του Β δίνεται από τη σχέση …….

Γ) Ενεργές κρούσεις είναι ……………………………………………………...

3.1.2          Είναι σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) οι παρακάτω προτάσεις;

1)      Η ταχύτητα μιας αντίδρασης είναι ανάλογη της ενέργειας ενεργοποίησης.

2)      Η ταχύτητα μιας αντίδρασης παραμένει σταθερή σε όλη τη διάρκεια της αντίδρασης και μηδενίζεται όταν καταναλωθούν τα αντιδρώντα.         

3)      Για την αντίδραση N₂(g)  +  3 H₂(g)  ®  2 NH₃(g) ο ρυθμός αύξησης της ποσότητας της ΝΗ₃ είναι διπλάσιος από τον αντίστοιχο ρυθμό ελάττωσης του Ν₂ .                                                                                                         

4)      Η ταχύτητα μεταβολής της συγκέντρωσης κάθε αντιδρώντος  ή προϊόντος  που έχει συντελεστή μονάδα στην χημική εξίσωση είναι ίση με την ταχύτητα της αντίστοιχης αντίδρασης.                                                  

5)      Η ενέργεια ενεργοποίησης εκφράζει την διαφορά ενέργειας μεταξύ προϊόντων και αντιδρώντων.                                                                  

3.1.3          Επιλέξτε την ορθή από τις απαντήσεις που ακολουθούν:

1)      Για την αντίδραση N₂(g)  +  3 H₂(g)  ®  2 NH₃(g) ο λόγος υ(Ν₂):υ(ΝΗ₃) είναι ίσος με: α) ½, β) 2,  γ) –1/2,  δ) –2.

2)      Το διπλανό διάγραμμα αναφέρεται σε αντίδραση για την οποία:  α) το Α είναι προϊόν,  β) Ο ρυθμός μεταβολής του Α είναι 2 M.s^-1,   γ) η αντίδραση στην  οποία αναφέρεται το Α είναι ποσοτική ή πλήρης, δ) Ο συντελεστής του Α στην χημική εξίσωση είναι 2.                                                           

3)      Χημική αντίδραση  (Α  +  Β  ®  Γ)  πραγματοποιείται: α) Όταν υπάρξει σύγκρουση ενός μορίου Α με ένα μόριο του Β,    β) εφ’  όσον τα μόρια των Α και Β συγκρουσθούν με κατάλληλο προσανατολισμό,    γ) εφ΄ όσον τα μόρια των Α και Β έχουν υψηλή ενέργεια,  δ) όταν η σύγκρουση μεταξύ των Α και Β είναι ενεργός.                                                      

3.1.4          Είναι σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) οι παρακάτω προτάσεις;                       

1)      Όταν τριπλασιάζεται η θερμοκρασία μιας αντίδρασης (τηρουμένων σταθερών των άλλων παραγόντων) τριπλασιάζεται και η ταχύτητα.         

2)      Η αύξηση της πίεσης προκαλεί αύξηση της ταχύτητας όλων των αντιδράσεων.                                                                                    

3)      Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία τόσο πιο αποτελεσματική είναι η δράση των ενζύμων.                                                                                   

4)      Η απλή αντίδραση 2A(g)  +  B(s)  ®  2Γ(g)  έχει νόμο ταχύτητας υ=k.[Α]².                                                                                                    

5)      Σε αντιδράσεις πολύπλοκης μορφής το ταχύτερο στάδιο καθορίζει το νόμο ταχύτητας.                                                                                               

6)      Η τάξη μιας αντίδρασης είναι το άθροισμα των συντελεστών των αντιδρώντων στην χημική εξίσωση της αντίδρασης.                                       

3.1.5          Επιλέξτε την ορθή από τις απαντήσεις που ακολουθούν:

1)      Αύξηση της θερμοκρασίας σε μία αντίδραση προκαλεί την εξής μεταβολή:

Α) Αυξάνει την ταχύτητα μόνο αν η αντίδραση είναι ενδόθερμη.

Β) Αυξάνει την ταχύτητα μόνο σε εξώθερμες αντιδράσεις.

Γ) Αυξάνει την ταχύτητα γενικά.

Δ) Αυξάνει την ταχύτητα σε ενδόθερμες και ελαττώνει την ταχύτητα σε εξώθερμες αντιδράσεις.

2)      Αν σε δοχείο σταθερού όγκου και υπό σταθερή θερμοκρασία στο οποίο πραγματοποιείται αντίδραση 2^ης τάξης, διπλασιάσουμε τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων,  τότε η τιμή της σταθεράς ταχύτητας k :

Α) Θα διπλασιασθεί,  β) θα τετραπλασιασθεί,  γ) Θα μείνει σταθερή,  δ) θα ελαττωθεί.

3)      Η ταχύτητα της αντίδρασης που περιγράφεται από την χημική εξίσωση Α(s)  +  2B(g)  ®  Γ(g), αυξάνει όταν:

Α) Αυξηθεί η συγκέντρωση του Α

Β) Ελαττωθεί η συγκέντρωση του Β.

Γ) Ελαττωθεί η συγκέντρωση του Γ.

Δ) Αυξηθεί η θερμοκρασία.                            (Εξετάσεις 2000)

4)      Οι καταλύτες αυξάνουν την ταχύτητα μιας αντίδρασης επειδή:

Α) Αυξάνουν την ενέργεια ενεργοποίησης.

Β) Αυξάνουν την απόδοσης της αντίδρασης.

Γ) Μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης.

Δ) Μειώνουν τον αριθμό των αποτελεσματικών συγκρούσεων των μορίων.

                                                                        (Εξετάσεις 2001)

5)      Η ταχύτητα της χημικής αντίδρασης μεταξύ ενός υγρού και ενός στερεού σώματος :

Α) Αυξάνεται όταν αυξηθεί η πίεση.

Β) Αυξάνεται όταν αυξηθεί η επιφάνεια του στερεού.

Γ) Μειώνεται όταν αυξηθεί η θερμοκρασία.

Δ) Αυξάνεται όταν μειωθεί η επιφάνεια του στερεού.  (Εξετάσεις 2002)

3.1.6          Αν δεχθούμε ότι οι παρακάτω αντιδράσεις πραγματοποιούνται με απλό μηχανισμό, να γράψετε το νόμο ταχύτητας για κάθε μία.

Α)   3 Fe(s)  +  4 H₂O(g)  ®  Fe₃O₄(s)  +  4 H₂(g)

B)  H₂(g)  +  Cl₂(g)  ®  2 HCl(g)

Γ)   C(s)  +  O₂(g)  ®  CO₂(g)

Δ)   N₂(g)  +  3 H₂  ®  2 NH₃(g)

E)   CaCO₃(s)  ®  CaO(s)    CO₂(g)

3.1.7          -

ΑΣΚΗΣΕΙΣ (**)

3.2.1        Μία μονάδα μέτρησης της ταχύτητας αντίδρασης μπορεί να είναι και η ……...

3.2.2        Για την αντίδραση N₂(g)  +  3 H₂(g)  ®  2 NH₃(g)  να αντιστοιχήσετε τις παραστάσεις  της στήλης Α με τις αριθμητικές τιμές της στήλης Β.

Α                                             Β

            1.  υΝ₂:υΗ₂                              α.   ½

            2.  υ_{αντίδρασης}:υΝΗ₃                   β.  –1/2

            3.  Δ[Η₂]/3Δt:υ_{αντίδρασης} γ.  1/3

            4.  Δ[Ν₂]/Δt:Δ[ΝΗ₃]/Δt           δ.  –1

3.2.3        Επιλέξτε την σωστή απάντηση για κάθε ερώτηση:

1)      Για την αντίδραση Α  +  3Β  ®  Γ , μπορούμε να υποθέσουμε ότι :

Α) Είναι 3^ης τάξης ως προς το Β.

Β) Πιθανόν να είναι 4^ης τάξης.

Γ) Είναι σύνθετη αντίδραση.

Δ) Αν είναι απλή είναι οπωσδήποτε 4^ης τάξης.

2)      Για την απλή αντίδραση C(s)  +  O₂(g)  ®  CO₂(g) ισχύει:

Α) Τα mol C  κατά τη διάρκεια της αντίδρασης παραμένουν σταθερά γιατί ο άνθρακας είναι στερεός.

Β) Η αντίδραση είναι μηδενικής τάξης.

Γ) Η ταχύτητα εξαρτάται μόνο από την  συγκέντρωση του οξυγόνου.

Δ) Ο νόμος ταχύτητας είναι v=k[O₂].

3)  Η ταχύτητα της αντίδρασης 4Fe(s) + 3O₂(g) ® 2 Fe₂O₃(s)  επηρεάζεται:

Α) Από την ολική πίεση.

Β) Από τον βαθμό κατάτμησης του σιδήρου.

Γ) Από την συγκέντρωση του οξυγόνου.

Δ) Απ’ όλα τα προηγούμενα.

4) Η τιμή της σταθεράς ταχύτητας μιας αντίδρασης πρώτης τάξης εξαρτάται:

Α) Από την συγκέντρωση όλων των αντιδρώντων.

Β) Από την συγκέντρωση ενός μόνο αντιδρώντος.

Γ) Από την θερμοκρασία.

Δ) Από τον χρόνο.

           

5)      Όταν πραγματοποιείται η αντίδραση Α(g)  +  2 B(g)  ®  Γ(g), τότε:

Α) Η συγκέντρωση του B αυξάνεται με φθίνοντα ρυθμό.

Β) Η συγκέντρωση του Β ελαττώνεται με διπλάσιο ρυθμό από την συγκέντρωση του Α.

Γ) Οι συγκεντρώσεις των Β και Α ελαττώνονται με τον ίδιο ρυθμό.

Δ) Η ταχύτητα της αντίδρασης αυξάνεται με τον χρόνο.

6)      Η σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης Ν₂(g) + O₂(g) ® 2 NO(g)  αλλάζει αν:

Α) Αυξηθεί η συγκέντρωση του αζώτου.

Β) Απομακρυνθεί ΝΟ από το σύστημα.

Γ) Θερμανθεί το δοχείο αντίδρασης.

Δ) Καθώς περνάει ο χρόνος αντίδρασης

Ε) Αν αυξηθεί η πίεση στο σύστημα.

7)      Η αντίδραση 2Α  +  Β  ®  Γ  είναι δεύτερης τάξης. Αν υπό σταθερή θερμοκρασία διπλασιασθούν οι συγκεντρώσεις των Α και Β τότε:

Α) Η ταχύτητα της αντίδρασης θα διπλασιασθεί.

Β) Η ταχύτητα της αντίδρασης θα τετραπλασιασθεί.

Γ) Η ταχύτητα της αντίδρασης θα οκταπλασιασθεί.

Δ) Η ταχύτητα της αντίδρασης θα αυξηθεί αλλά τα δεδομένα είναι ελλιπή για να προσδιορισθεί η μεταβολή της.

8)  Πως θα μεταβληθεί η ταχύτητα της απλής αντίδρασης  CH₄(g)  +  2 O₂(g) ®  CO₂(g)  +  2  H₂O(g) αν αντί οξυγόνου χρησιμοποιηθεί ίσος όγκος αέρα σε ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, τηρουμένων σταθερών όλων των άλλων παραμέτρων. (Περιεκτικότητα αέρα σε οξυγόνο 20%v/v)

Α) Θα υποδιπλασιασθεί .

Β) Θα γίνει το ¼ της αρχικής.

Γ)  Θα γίνει το 1/8 της αρχικής.

Δ) Θα γίνει το 1/25 της αρχικής.

9)  Πως θα μεταβληθεί η ταχύτητα της απλής αντίδρασης 

CH₄(g)  +  2 O₂(g) ®  CO₂(g)  +  2  H₂O(g) αν συμπιέσουμε το σύστημα στο μισό του αρχικού του όγκου, τηρουμένων σταθερών όλων των άλλων παραμέτρων.

Α) Θα διπλασιασθεί.

Β) Θα τετραπλασιασθεί.

Γ) Θα οκταπλασιασθεί.

Δ) Θα παραμείνει αμετάβλητη.

12)   Στην απλή αντίδραση Α(g)  +  B(g)  ®  Γ(g), αν οι συγκεντρώσεις των Α και Β διπλασιαστούν η ταχύτητα της αντίδρασης:

Α) Θα μειωθεί στο μισό της αρχικής.

Β) Θα τετραπλασιασθεί.

Γ) Θα διπλασιασθεί.

Δ) Δεν θα μεταβληθεί.                  (Εξετάσει

13        Είναι σωστές ή λανθασμένες οι προτάσεις που ακολουθούν; Αιτιολογείστε τις επιλογές σας.

Α) Η ταχύτητα σχηματισμού ενός προϊόντος μεγαλώνει όσο εξελίσσεται η αντίδραση.

Β) Όταν τελειώσει μια αντίδραση οι συγκεντρώσεις όλων των αντιδρώντων μηδενίζονται.

Γ) Αν ελαττωθεί ο όγκος ενός δοχείου στο οποίο πραγματοποιείται μια αντίδραση στην οποία παράγονται αέρια, τότε η ταχύτητα αυξάνεται οπωσδήποτε.

Δ) Η αντίδραση Ν₂(g)  +  2 O₂(g) ®  2NO₂(g)  είναι τρίτης τάξης.

Ε) Αν μια σιδερένια ράβδος τριφτεί και γίνει σκόνη, τότε  θα σκουριάσει πιο γρήγορα.

14        Σε δοχείο εισάγονται ισομοριακές ποσότητες των Α και Β τα οποία αντιδρούν πλήρως σύμφωνα με την χημική εξίσωση  Α  +  2 Β  ®  Γ . Στο διπλανό διάγραμμα ποια από τα δύο καμπύλες εκφράζει την μεταβολή της συγκέντρωσης του αντιδρώντος Α και γιατί;

3.2.6        Για την χημική αντίδραση Α(g)  +  B(g)  ®  Γ(g)  δίνεται το διάγραμμα συγκέντρωσης χρόνου.

Α) Σε ποιο από τα σώματα της αντίδρασης αντιστοιχεί η καμπύλη (2); Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

Β) Ποια από τις καμπύλες (1) ή (3) αντιστοιχεί στο ίδιο σώμα αν η αντίδραση πραγματοποιηθεί παρουσία καταλύτη; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

                                                                        (Εξετάσεις 2000)

3.2.7        Να υπολογίσετε τις μονάδες της σταθεράς ταχύτητας  για αντίδραση 3^ης τάξης , όταν ο χρόνος μετρείται σε sec.

3.2.8        Για την μονόδρομη αντίδραση Α  +  Β  ®  Γ  έχει καταστρωθεί πειραματικά το παραπλεύρως διάγραμμα το οποίο αποδίδει την συγκέντρωση σε συνάρτηση με τον χρόνο για δύο διαφορετικές θερμοκρασίες Τ₁ και Τ₂. Να συγκρίνετε τις δύο θερμοκρασίες δικαιολογώντας την επιλογή σας.

3.2.9        Σε αραιό διάλυμα HCl  προσθέτουμε ρινίσματα Fe, οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση Fe  +  2 HCl  ®  FeCl₂  +  H₂  που ολοκληρώνεται σε χρόνο t. Να συμπληρώσετε στα διάστικτα τις λέξεις «αυξάνεται», «ελαττώνεται», ή «δεν επηρεάζεται».

1)      Αν στο διάλυμα του οξέος προστεθεί νερό πριν από την προσθήκη του Fe, τότε ο χρόνος ολοκλήρωσης της αντίδρασης ……………….

2)      Αν ψύξουμε το διάλυμα πριν από την προσθήκη του Fe, τότε ο χρόνος ολοκλήρωσης της αντίδρασης ……………….

3)      Αν προσθέσουμε σκόνη Fe στο διάλυμα του οξέος , τότε ο χρόνος ολοκλήρωσης της αντίδρασης …………….

4)      Αν προσθέσουμε λίγο FeCl₂ στο διάλυμα, πριν από την προσθήκη του Fe, τότε ο χρόνος ολοκλήρωσης της αντίδρασης ……………….

3.2.10    Σε 100 mL  διαλύματος HCl 1Μ προστίθεται περίσσεια σκόνης NaHCO₃, οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση:

 NaHCO₃(s)  +  HCl (aq) ® NaCl(s)  +  H₂O(l)  +  CO₂ (g)   

Αν η αρχική ταχύτητα είναι u_α και ο όγκος του  CO₂ που ελευθερώθηκε ήταν 2,24L σε stp , να συμπληρωθούν τα διάστικτα με τα σύμβολα ανισότητας ή ισότητας  (>, <, =) και οι τιμές του όγκου του παραγόμενου CO₂ για κάθε μία από τις παρακάτω περιπτώσεις:

1) Αντί για 100 mL διαλύματος HCl  1M χρησιμοποιήθηκαν 200 mL διαλύματος HCl 0,5 M. (Όλες οι άλλες παράμετροι παρέμειναν αμετάβλητες).

                                                Επομένως: u₁…..u_α ,    και V₁= …..L.

2) Αντί για 100 mL διαλύματος HCl  1M χρησιμοποιήθηκαν 100 mL διαλύματος HCl 2M. (Όλες οι άλλες παράμετροι παρέμειναν αμετάβλητες).

                                                Επομένως: u₂…..u_α ,    και V₂= …..L.

3) Αντί για 100 mL διαλύματος HCl  1M χρησιμοποιήθηκαν 100 mL διαλύματος HCl 1 M και 100 mL  νερού. (Όλες οι άλλες παράμετροι παρέμειναν αμετάβλητες).

                                                Επομένως: u₃…..u_α ,    και V₃= …..L.

4) Αντί για σκόνη NaHCO₃ χρησιμοποιήθηκε συμπαγές στερεό ΝαΗCO₃. (Όλες οι άλλες παράμετροι παρέμειναν αμετάβλητες).

                                                Επομένως: u₄…..u_α ,    και V₄= …..L.

5) Αντί για 100 mL ψυχρού διαλύματος HCl  1M χρησιμοποιήθηκαν 100 mL θερμού διαλύματος HCl  1 M. (Όλες οι άλλες παράμετροι παρέμειναν αμετάβλητες).

                                                Επομένως: u₅…..u_α ,    και V₅= …..L.

3.2.11    Να συμπληρώσετε τα διάστικτα:

Για την απλή ομογενή αντίδραση Α  +  2Β  ®  Γ  , αν υποδιπλασιασθούν μόνο οι συγκεντρώσεις των  αντιδρώντων, τότε η ταχύτητα θα γίνει ίση με  …………… της αρχικής.

3.2.12    Σε μια αντίδραση διαπιστώθηκε πειραματικά ότι για κάποιο χρονικό διάστημα η ταχύτητα αυξάνεται με το χρόνο. Μπορείτε να δώσετε μια πιθανή ερμηνεία;

3.2.13    Από πειράματα διαπιστώθηκε ότι η ταχύτητα της αντίδρασης Α  +  3Β  ®  Γ ακολουθεί το νόμο  υ=k.[Α].[Β]² .Εξηγείστε αυτή την πειραματική διαπίστωση και δώστε ένα πιθανό μηχανισμό για την αντίδραση.

(ΠΔΧ 1987)

3.2.14    Σε δοχείο όγκου 10L  εισάγονται από 2 mol  των σωμάτων Α και Β , οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση Α  +  3Β  ®  2Γ της οποίας ο νόμος ταχύτητας προσδιορίσθηκε  υ=k[Α].[Β]. Αν μετά από ένα  min  μετρήθηκαν στο δοχείο 0,6 mol  του Γ, ζητούνται: α) Η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης,   β) Η ταχύτητα σε χρόνο 1 min,   και γ) Να προταθεί μηχανισμός 2 σταδίων για την εν λόγω αντίδραση.  Δίνεται η σταθερά ταχύτητας k=4L^. mol^{-1 .} min^-1 .

                                                                      0,16 mol.L^-1 .min^-1 ,  0,0748 mol^.L^{-1 .}min^-1

3.2.15    Για την αντίδραση 2Α  +  Β  +  Γ  ®  Ε +  2Δ  διαπιστώθηκαν πειραματικά τα εξής:

Α) Όταν διπλασιάσθηκε μόνο η συγκέντρωση του Β η ταχύτητα παρέμεινε σταθερή.

Β) Όταν διπλασιάσθηκαν ταυτόχρονα οι συγκεντρώσεις των Α και Β η ταχύτητα τετραπλασιάσθηκε.

Γ) ) Όταν διπλασιάσθηκε μόνο η συγκέντρωση του Γ η ταχύτητα διπλασιάσθηκε.

Να γραφεί ο νόμος ταχύτητας για την αντίδραση και να  προτείνετε αν είναι σωστές η λανθασμένες οι προτάσεις που ακολουθούν:

i)                    Το σώμα Α μετέχει μόνο στο βραδύτερο στάδιο του μηχανισμού.

ii)                  Το σώμα Β ίσως να μετέχει στο ταχύτερο στάδιο.

iii)                Το σώμα Β μπορεί και να είναι στερεό.

iv)                Η τάξη της αντίδρασης είναι 3.

3.2.16    I) Σε ποια αντίδραση αντιστοιχεί το παραπλεύρως διάγραμμα C=f(t);

1) Α  +  2Β  ®  3Γ  2) 2Α  +  Β  ®  2Γ   3)  Α  +  3Β  ®  2Γ  4) 2Γ  ® Α +3Β

ΙΙ) Ποια καμπύλη αντιστοιχεί σε κάθε σώμα Α, Β και Γ;

ΙΙΙ) Αν η αντίδραση εξελίσσεται σε δοχείο όγκου 10L , πόσα mol από κάθε σώμα  υπάρχουν στο δοχείο όταν θα έχει ολοκληρωθεί η αντίδραση;

IV) Ποιο από τα αντιδρώντα βρίσκεται σε περίσσεια;

V) Ποια είναι η μέση ταχύτητα της αντίδρασης στα 10 πρώτα sec;

3.2.17    Σε κλειστό δοχείο σταθερού όγκου  και υπό σταθερή θερμοκρασία πραγματοποιείται η αντίδραση Α (g)  +  2B(g)  ®  Γ(g)  +  3 Δ(g)

Ι) Αν οι αρχικές συγκεντρώσεις των σωμάτων Α και Β είναι από 1Μ για το καθένα, σε ποιο σώμα αναφέρεται η καμπύλη του διαγράμματος;

ΙΙ) Να σχεδιασθούν στο ίδιο διάγραμμα οι καμπύλες των υπόλοιπων σωμάτων που μετέχουν στην αντίδραση.

ΙΙΙ) Ποια είναι η μέση ταχύτητα της αντίδρασης τα 10 πρώτα sec;

IV)  Ποιος είναι ο λόγος της αρχικής προς την τελική πίεση στο δοχείο;

3.2.18    Τα παραπλεύρως διαγράμματα αναφέρονται στην αντίδραση Α  ®  Β  +  2 Γ  και σε θερμοκρασίες Θ₁ και Θ₂. Επομένως η αντίδραση είναι  ………………… τάξης και η Θ₁ είναι ……………… της Θ₂.

3.2.19    Το διπλανό διάγραμμα αναφέρεται στην αντίδραση N₂(g) +3Η₂(g) ® 2NH₃(g)  

Ποιες από τις προτάσεις που ακολουθούν είναι σωστές ;

1)      Το διάγραμμα σίγουρα αναφέρεται στο N₂.

2)      Το διάγραμμα σίγουρα αναφέρεται στο H₂.

3)      Το διάγραμμα αναφέρεται στην NΗ₃.

4)      Το διάγραμμα αναφέρεται ή στο  N₂, ή στο Η₂.

5)      Η μέση ταχύτητα αντίδρασης κατά την διάρκεια των  10 πρώτων sec είναι 0,09 mol.L^-1.s^-1.

6)      Η μέση ταχύτητα δεν μπορεί να αποδοθεί μόνο από τα δεδομένα του διαγράμματος.

7)      Η ταχύτητα της αντίδρασης το 15^ο δευτερόλεπτο είναι μηδέν.

3.2.20    Σε δοχείο όγκου 10 L εισάγονται τα αέρια Α και Β που αντιδρούν και δίνουν το αέριο Γ σύμφωνα με την χημική εξίσωση 2 Α +  Β  ® 3 Γ . Οι μεταβολές των mol  των Α, Β και Γ κατά την αντίδραση αποδίδονται με το διπλανό διάγραμμα.

Α) Ποια από τις δύο καμπύλες αποδίδει την μεταβολή των  mol  του Α;

Β) Πιο από τα αντιδρώντα είναι σε έλλειμμα;

Γ) Ποια είναι η τιμή της μέσης ταχύτητας κατά την διάρκεια των 10 πρώτων δευτερολέπτων;

3.2.21    Μία  μονάδα μέτρησης της σταθεράς ταχύτητας για την απλή αντίδραση  2C(s)  +  O₂(g)  ®  2CO(g), είναι η …………..

3.2.22    Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγονται χ mol  του σώματος Α και χ/2 mol του σώματος Β, τα οποία αντιδρούν σύμφωνα με την απλή αντίδραση 2 Α  +  Β  ®  Α₂Β  (όλα αέρια). Να βρεθεί ο λόγος της  τελικής ταχύτητας σε σχέση με την αρχική όταν η συγκέντρωση του Α γίνει η μισή της αρχικής

1:8

3.2.23    Για την απλή αντίδραση Α(g) +  2 B(g)  ®  Γ(g), όταν οι συγκεντρώσεις των Α και Β ήταν ίσες με 1Μ, η ταχύτητα αντίδρασης μετρήθηκε ίση με 2Μ/min. Σε δοχείο του ενός λίτρου εισάγονται 2 mol  Α και 2 mol B, οπότε μετρήθηκε αρχική ταχύτητα αντίδρασης u₁. Μετά από χρόνο t  μετρήθηκαν 0,5 mol  του Γ και ταχύτητα αντίδρασης u₂. Να υπολογισθούν: α) Η σταθερά ταχύτητας κ. β) Η ταχύτητα u₁  και γ) Η ταχύτητα u₂. 

k= 2 L^2.mol^{-2 .} min^-1 ,  u₁=16mol^.l^-1.min^-1, u₂=3mol^.l^-1.min^-1

3.2.24    Σε δοχείο όγκου 1 L  εισάγονται από 0,5 mol  των αερίων Α και Β τα οποία αντιδρούν και δίνουν το αέριο Γ σύμφωνα με την χημική εξίσωση:

2 A(g)  +  B(g)  ®  3 Γ(g).

            Αν η συγκέντρωση του Γ μετά από χρόνο 60s  σταθεροποιήθηκε σε 0,3 mol/L, ζητούνται:

            Α) Η μέση ταχύτητα αντίδρασης στο χρονικό αυτό διάστημα.

            Β) Ο λόγος της ταχύτητας παραγωγής Γ προς την ταχύτητα κατανάλωσης Α.

            Γ) Ο λόγος της μεταβολής της συγκέντρωσης του Γ προς την μεταβολή της συγκέντρωσης του Α.

            Δ) Το διάγραμμα συγκέντρωσης συναρτήσει χρόνου (Ελεύθερη απόδοση)

                                                                                    1/600mol^.l^-1.s^-1,  3/2,  -3/2

3.2.25    Σε δοχείο όγκου 10 λίτρων εισάγονται 4 g Η₂ και ένα  mol Ν₂, τα οποία σχηματίζουν αμμωνία σύμφωνα με την αντίδραση:

Ν₂  +  3 Η₂  →   2 ΝΗ₃

            Αν σε χρόνο 100ms η συγκέντρωση του Η₂ στο δοχείο βρέθηκε ίση με 0,14Μ, ζητούνται:

            Α) Οι ποσότητες των Ν₂ και ΝΗ₃ στη χρονική αυτή στιγμή στο δοχείο.

            Β) Η μέση ταχύτητα αντίδρασης κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου.

            Γ) Η μέση ταχύτητα παραγωγής αμμωνίας

            Δ) Ο λόγος των μεταβολών συγκέντρωσης Η₂ προς την συγκέντρωση της ΝΗ₃.

                                                            0,8mol,  0,4mol,  0,2M.s^-1, 0,4M.s^-1, -3/2

3.2.26    Η απλή αντίδραση A(g)  +  2 B(g)  ®  Γ(g)  +  Δ(g) έχει αρχική ταχύτητα υ₁ για δεδομένες αρχικές συγκεντρώσεις των Α και Β. Να υπολογισθεί ο λόγος υ₁:υ₂ , αν υ₂ είναι η ταχύτητα της αντίδρασης όταν κάτω από  ίδιες συνθήκες οι αρχικές ποσότητες των Α και Β αντιδράσουν στον μισό του αρχικού όγκου.

1:8

3.2.27    Για την αντίδραση αΑ  + βΒ  ® γ Γ  +  δΔ   δίνονται τα εξής πειραματικά δεδομένα:

Α) Όταν διπλασιάσθηκε μόνο η συγκέντρωση του Β η ταχύτητα της αντίδρασης τετραπλασιάσθηκε.

Β)  Όταν διπλασιάσθηκαν ταυτόχρονα οι συγκεντρώσεις των Α και Β η ταχύτητα της αντίδρασης τετραπλασιάσθηκε.

Να προσδιορισθεί ο νόμος ταχύτητας της αντίδρασης.

                                                                                    υ = κ.[Β]²

3.2.28    Η σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης 2Χ  +  Ψ  ®  Ζ σε ορισμένη θερμοκρασία είναι ίση με 0,8 L^2.mol^-2.s^-1. Αφού ρυθμίσθηκαν οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων στη τιμή 0,2Μ η κάθε μία προστέθηκε αντιδραστήριο Κ το οποίο επηρέασε την ταχύτητα της αντίδρασης. Αν η ταχύτητα της αντίδρασης στην ίδια θερμοκρασία και για τις ανωτέρω συγκεντρώσεις η ταχύτητα βρέθηκε ίση με 0,0096  mol.L^-1.s^-1, ζητείται να βρείτε αν το Κ αύξησε ή ελάττωσε την ταχύτητα της αντίδρασης.

αύξησε

3.2.29    Σε θερμοκρασία 400 ^oC η σταθερά ταχύτητας της απλής αντίδρασης                        Η₂  +  I₂  ®  2 HI είναι ίση με 0,024 L.mol^-1.s^-1. Αν οι αρχικές συγκεντρώσεις των αντιδρώντων είναι από 1Μ  να υπολογίσετε  κατά προσέγγιση την ταχύτητα της αντίδρασης μετά από ένα δευτερόλεπτο.

0,022 Μ.s^-1 .

3.2.30    Σε δοχείο όγκου V εισάγονται 4 mol A και 10 mol B  οπότε πραγματοποιείται η αντίδραση Α  +  3 Β  ®  Γ  +  3 Δ , της οποίας ο νόμος ταχύτητας δίνεται από την σχέση υ=κ.[Α].[Β]² . Να υπολογίσετε τον λόγο της αρχικής ταχύτητας προς την  ταχύτητα της αντίδρασης την χρονική στιγμή που η συγκέντρωση του Α θα γίνει ίση με το ¼ της αρχικής. Όλοι οι άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης να θεωρηθεί ότι παρέμειναν σταθεροί.

400

3.2.31    Σε δοχείο όγκου 4 L στο οποίο περιέχεται επαρκής ποσότητα  στερεού Β προστίθενται 2 mol  του αερίου Α , οπότε πραγματοποιείται με απλό μηχανισμό η αντίδραση 2 Α  +  Β  ®  3 Γ της οποίας η σταθερά ταχύτητας είναι κ=60 L.mol^-1.min^-1 .  Να υπολογισθούν:

Α) Η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης.

Β) Τον λόγο της αρχικής ταχύτητας προς την  ταχύτητα της αντίδρασης την χρονική στιγμή που η συγκέντρωση του Γ θα γίνει ίση με 0,375Μ. Όλοι οι άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης να θεωρηθεί ότι παρέμειναν σταθεροί.

                                                                                    15M.min^-1,  4             

3.2.32    Η αντίδραση 2Α  +  3Β  +  Γ  ®  E  +  Δ   πραγματοποιείται με πολύπλοκο μηχανισμό. Σε ορισμένη θερμοκρασία μετρήθηκαν οι ταχύτητες της αντίδρασης σε συνάρτηση με τις   συγκεντρώσεις των αντιδρώντων , τα αποτελέσματα των οποίων εμφανίζονται στον πίνακα μετρήσεων που ακολουθεί.

Συγκέντρωση σε mol/L	1η μέτρηση	2η μέτρηση	3η  μέτρηση	4η μέτρηση	5η  μέτρηση
[Α]	0,1	0,1	0,2	0,2	0,3
[Β]	0,3	0,6	0,6	0,6	0,9
[Γ]	0,4	0,4	0,8	1,6	3,2
u(mol.L-1.s-1)	2	8	16	16	…..

Ζητούνται: Α) Ο νόμος ταχύτητας της αντίδρασης.

Β) Η τιμή της ταχύτητας για τα δεδομένα της Ε μέτρησης.

                                                                          U=k.[A].[B]² , 54 mol.L^-1.s^-1

3.2.33    Κατά τον πειραματικό προσδιορισμό της ταχύτητας της αντίδρασης αΑ  +  βΒ +  γΓ   ®  προϊόντα, υπήρξαν τα εξής αποτελέσματα:

Α/Α πειράματος		[Α]	[Β]	[Γ]	Ταχύτητα (Μ.min-1)
1	0,1 M		0,1 M	0,1 M	3.10-4
2	0,3 M		0,2 M	0,1 M	36.10-4
3	0,3 M		0,1 M	0,1 M	9.10-4
4	0,3 M		0,2 M	0,2 M	72.10-4

Α) Ποιος είναι ο νόμος ταχύτητας της αντίδρασης;

Β) Ποια είναι η σταθερά ταχύτητας;  (Π.Δ.Χημείας 1987)

                                                            υ=κ[Α].[Β]².[Γ],  κ=3 L³.mol^-3.min^-1

3.2.34    Δύο άχρωμες ουσίες Χ και Ψ  αντιδρούν δίνοντας έγχρωμη ένωση Ζ. Οι χρόνοι που απαιτούνται για διάφορες αρχικές συγκεντρώσεις  των Χ και Ψ προκειμένου να προκύψει χρώμα καθορισμένης έντασης, φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα.

[Χ] (mol/L)	[Ψ] (mol/L)	t(s)
0,05	0,05	44
0,05	0,10	22
010	0,05	44

O νόμος ταχύτητας είναι: Α) υ=κ.[Ψ]^1/2 , Β)υ=κ.[Ψ],   Γ) υ=κ.[Ψ]^-1, Δ) υ=κ[Χ].[Ψ] . (Π.Δ.Χημείας 1994)

3.2.35    Για την αντίδραση 2 Η₂(g)  +  2 NO(g)  ®  N₂(g)  +  2 H₂O(g) μετρήθηκαν πειραματικές διάφορες τιμές αρχικής ταχύτητας συναρτήσει των συγκεντρώσεων των Η₂ και ΝΟ, που αποδίδονται στον πίνακα τιμών που ακολουθεί.

Α/Α πειράματος		[Η2] σε Μ	[ΝΟ] σε Μ	Ταχύτητα σχηματισμού Ν2 (Μ.s-1)
1	6.10-3 M		10-3 M	2,88.10-3
2	6.10-3 M		2.10-3 M	5,77.10-3
3	10-3 M		6.10-3 M	0,48.10-3
4	2.10-3 M		6.10-3 M	1,92.10-3

Α) Να γραφεί ο νόμος ταχύτητας και να προσδιορισθεί η τάξη της αντίδρασης ως προς Η₂ και ΝΟ.

Β) Να βρεθεί η αριθμητική τιμή και η μονάδα μέτρησης της σταθεράς ταχύτητας.

Γ) Αν η αντίδραση πραγματοποιείται υπό σταθερή ολική πίεση να προτείνεται απλό τρόπο παρακολούθησης της μεταβολής της ταχύτητας με τον χρόνο.

                                                                        υ=κ.[ΝΟ]².[Η₂],  

Πηγή: Οι Ασκήσεις προέρχονται από το ΧΗΜΕΙΟΡΑΜΑ του Κ. Τζανουδάκη Λεωνίδα (ΧΗΜΙΚΟΣ)