Równanie kinetyczne, zadania otwarte #1

Dana jest reakcja:

A + B = C + D

Oblicz rząd reakcji.

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V = k * [A]¹[B]¹ = k * [A][B]

Rząd reakcji jest to suma wykładników potęg w równaniu kinetycznym:

n = 1 + 1 = 2 rząd reakcji

Oblicz szybkość reakcji syntezy amoniaku:

N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃

wiedząc, że stężenie [N₂] wynosi 0,2 mol/dm3, oraz [H₂] wynosi 0,5 mol/dm3, a stała szybkości reakcji wynosi 1.

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V = k * [N₂]¹[H₂]³ = k * [N₂][H₂]³

Obliczamy szybkość reakcji:

V = 1 * [0,2] * [0,5]³ = 0,025 mol/(dm3 * s)

Szybkość reakcji syntezy jodowodoru w reaktorze o objętości 2 dm3 wynosi 0,024 mol/(dm3 * s). Do reakcji użyto 0,3 mola wodoru, oraz 0,32 mola jodu. Oblicz stałą szybkości reakcji.

Synteza jodowodoru:

H₂ + I₂ = 2 HI

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V = k * [H₂][I₂]

Obliczamy stężenia molowe substratów:

[math][H_{2}] = \frac{0,3}{2} = 0,15 \ mol/dm3 \newline

[I_{2}] = \frac{0,32}{2} = 0,16 \ mol/dm3[/math]

Obliczamy stałą szybkości reakcji na podstawie równania kinetycznego.

0,024 = k * 0,15 * 0,16

0,024 = k * 0,024

k = 1

W naczyniu o objętości 6 dm3 zachodzi reakcja chemiczna:

2 AB = A₂ + B₂

Oblicz liczbę moli substratu wprowadzonego do naczynia, wiedząc że stała szybkości reakcji wynosi 1, a szybkość reakcji wynosi 0,25 mol/(dm3 * s)

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V = k * [AB]²

Obliczamy stężenie molowe substratu:

0,25 = 1 * x²

x = 0,5 mol/dm3

Obliczamy liczbę moli:

n = 0,5 * 6 = 3 mole AB

W reaktorze o objętości 1 dm3 stężenie azotu wynosi 0,6 mol/dm3, stężenie wodoru wynosi 1,5 mol/dm3, oraz stała szybkości reakcji wynosi 1. Oblicz szybkość reakcji syntezy amoniaku w momencie, gdy przereagowało 60% azotu.

Synteza amoniaku:

N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V = k * [N₂][H₂]³

Obliczamy ile moli azotu bierze udział w reakcji:

60% = 0,6

0,6 * 0,6 = 0,36 moli azotu bierze udział w reakcji

[N₂] = 0,6 – 0,36 = 0,24 mol/dm3

Z reakcji wynika, że 1 mol azotu reaguje z 3 molami wodoru, zatem przereaguje 3 * 0,36 = 1,08 mola wodoru

[H₂] = 1,5 – 1,08 = 0,42 mol/dm3

Obliczamy szybkość reakcji:

V = 1 * [0,24][0,42]³ = 0,0178 mol/(dm3 * s)

UWAGA! Objętość reaktora wynosi 1 dm3, zatem zgodnie ze wzorem na stężenie molowe liczba moli wynosi tyle samo, co stężenie.

Przeprowadzono reakcję chemiczną:

… A + … B = C + D

Ustal i wpisz do równania reakcji współczynniki stechiometryczne wiedząc, że stała szybkości reakcji wynosi 1.

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

[math]V = k * [A]^{\alpha}[B]^{\beta}[/math]

Naszym zadaniem jest obliczenie α oraz β. Wybierzmy takie stężenia, które się skrócą i pozostanie jedna niewiadoma:

[math]\frac{4x}{x} = \frac{1 * 0,2^{\alpha} * 0,1^{\beta}}{1 * 0,1^{\alpha} * 0,1^{\beta}} \newline

4 = 2^{\alpha} \newline

\alpha = 2 \newline

\frac{2x}{x} = \frac{1 * 0,1^{\alpha} * 0,2^{\beta}}{1 * 0,1^{\alpha} * 0,1^{\beta}} \newline 2 = 2^{\beta} \newline

\beta = 1[/math]

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V = k * [A]²[B]

Reakcja chemiczna:

2 A + B = C + D

Dana jest reakcja:

2 A + B = C + D

Oblicz jak zmieni się szybkość reakcji, gdy stężenia substratów wzrosną dwukrotnie.

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V₁ = k * [A]²[B]

Po zmianie stężenia substratów:

V₂ = k * [2 * A]² * [2 * B]

V₂ = 8 * k * [A]²[B]

V₂ = 8V₁

Szybkość reakcji wzrośnie 8-krotnie.

Dana jest reakcja:

A + 2 B = C + D

Oblicz jak zmieni się szybkość reakcji, gdy ciśnienie substratów zmaleje 3-krotnie.

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V₁ = k * [A][B]²

Ciśnienie jest wprost proporcjonalne do stężenia, zatem gdy rośnie ciśnienie – rośnie również stężenie. Po zmianie ciśnienia substratów:

[math]V_{2} = k * [\frac{1}{3} * A] * [\frac{1}{3} * B]^{2} \newline V_{2} = \frac{1}{27} * k * [A][B]^{2} \newline V_{2} = \frac{1}{27} V_{1}[/math]

Szybkość reakcji zmaleje 27-krotnie.

Dana jest reakcja syntezy amoniaku:

N₂ + 3 H₂ = 2 NH₃

Oblicz jak zmieni się szybkość reakcji, gdy objętość substratów zmaleje 2-krotnie.

Równanie kinetyczne przyjmuje postać:

V₁ = k * [N₂][H₂]³

Objętość jest odwrotnie proporcjonalna do stężenia, zatem gdy rośnie objętość – maleje stężenie. Po zmianie objętości substratów:

V₂ = k * [2 * N₂] * [2 * H₂]³

V₂ = 16 * k * [N₂][H₂]³

V₂ = 16V₁

Szybkość reakcji wzrośnie 16-krotnie.