Օրինակելի հարցեր և ռեակցիայի արագության հավասարումների և ռեակցիայի կարգի քննարկում
Քիմիական կինետիկայի ուսումնասիրության կարևոր մասն է կազմում ռեակցիայի արագությունների և կարգերի հասկացումը և ուսումնասիրությունը: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք հիմնական հասկացությունները, կներկայացնենք օրինակելի խնդիրներ և կներկայացնենք ռեակցիայի արագության հավասարումների և կարգերի քննարկում:
Ներածություն ռեակցիայի արագությանը և ռեակցիայի կարգին
Ռեակցիայի արագություն
Ռեակցիայի արագությունը ռեակտիվ նյութի կամ արգասիքի կոնցենտրացիայի փոփոխության արագությունն է ժամանակի միավորում: Արագության հավասարումներում մենք հաճախ տեսնում ենք հետևյալ ընդհանուր տեսքը՝
\[ \text{rate} = k \cdot [A]^m \cdot [B]^n \]
Որտեղ՝
– \(\text{արագություն}\)-ն ռեակցիայի արագությունն է։
– \(k\)-ն ռեակցիայի արագության հաստատունն է։
– \([A]\)-ն և \([B]\)-ն A և B ռեակտիվների կոնցենտրացիաներն են։
– \(m\)-ը և \(n\)-ը ռեակցիաների կարգերն են A-ի և B-ի նկատմամբ։
Ռեակցիայի կարգը
Ռեակցիայի կարգը նկարագրում է, թե որքանով է ռեակտիվ նյութի կոնցենտրացիան ազդում ռեակցիայի արագության վրա։ Ռեակցիայի ընդհանուր կարգը յուրաքանչյուր ռեակտիվ նյութի կարգերի գումարն է։
Օրինակելի հարցեր և քննարկում ռեակցիայի արագության և ռեակցիայի կարգի վերաբերյալ
Օրինակ՝ հարց 1
Հարց՝
A և B նյութերի միջև տեղի ունեցող ռեակցիան տրվում է քիմիական հավասարմամբ՝
\[ A + 2B \rightarrow C \]
Հայտնի է, որ այս ռեակցիայի արագությունը հետևյալն է.
\[ \text{rate} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \]
1. Որոշեք ռեակցիայի կարգը A-ի և B-ի նկատմամբ։
2. Որոշեք ռեակցիայի լրիվ կարգը։
Քննարկում.
1. Արագության հավասարումից \( \text{արագություն} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \), կարող ենք տեսնել, որ՝
– A-ի նկատմամբ ռեակցիայի կարգը 2 է (քանի որ \([A]\)-ի ցուցիչը 2 է):
– B-ի նկատմամբ ռեակցիայի կարգը 1 է (քանի որ \([B]\)-ի ցուցիչը 1 է):
2. Ռեակցիայի ընդհանուր կարգը յուրաքանչյուր ռեակտիվ նյութի կարգերի գումարն է.
– Ընդհանուր պատվեր = պատվեր A + պատվեր B = 2 + 1 = 3։
Օրինակ՝ հարց 2
Հարց՝
Փորձի արդյունքում ստացվել են հետևյալ ռեակցիայի արագության տվյալները.
| [A] (մոլ/լ) | [B] (մոլ/լ) | Ռեակցիայի արագություն (մոլ/լ վրկ) |
|———-|———-|————————–|
| 0.1 | 0.1 | 0.01 |
| 0.1 | 0.2 | 0.02 |
| 0.2 | 0.2 | 0.08 |
1. Որոշեք A և B ռեակցիոն նյութերի ռեակցիայի հերթականությունը։
2. Հաշվարկեք ռեակցիայի արագության հաստատունը (k):
Քննարկում.
1. Ռեակցիայի կարգը որոշելու համար մենք պետք է դիտարկենք, թե ինչպես է ռեակցիայի արագությունը փոխվում, երբ փոխվում է ռեակտիվների կոնցենտրացիան։
– Որոշեք ռեակցիայի կարգը A-ի նկատմամբ։
Համեմատեք 2-րդ և 3-րդ փորձերը։
– \([A]\)-ն մեծանում է 0.1 Մ-ից մինչև 0.2 Մ (կրկնապատկվում է), մինչդեռ \([B]\)-ն մնում է 0.2 Մ։
– Ռեակցիայի արագությունը 0.02 մոլ/լ վրկ-ից մեծանում է մինչև 0.08 մոլ/լ վրկ (չորս անգամ):
A-ի նկատմամբ ռեակցիայի կարգը կարելի է որոշել հավասարմամբ՝
\[ \left(\frac{0.2}{0.1}\right)^m = \frac{0.08}{0.02} \]
\[ 2^մ = 4 \]
\[ մ = 2 \]
– Որոշեք ռեակցիայի կարգը B-ի նկատմամբ։
Համեմատեք 1-րդ և 2-րդ փորձերը։
– \([B]\)-ն մեծանում է 0.1 Մ-ից մինչև 0.2 Մ (կրկնապատկվում է), մինչդեռ \([A]\)-ն մնում է 0.1 Մ։
– Ռեակցիայի արագությունը 0.01 մոլ/լ վրկ-ից մեծանում է մինչև 0.02 մոլ/լ վրկ (կրկնապատկված):
B-ի նկատմամբ ռեակցիայի կարգը կարելի է որոշել հավասարմամբ՝
\[ \left(\frac{0.2}{0.1}\right)^n = \frac{0.02}{0.01} \]
\[ 2^n = 2 \]
\[ n = 1 \]
2. Որոշեք ռեակցիայի արագության հաստատունը (k):
Օգտագործեք փորձերից մեկի տվյալները (օրինակ՝ փորձ 1):
\[ \text{rate} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \]
\[ 0.01 = k \cdot (0.1)^2 \cdot 0.1 \]
\[ 0.01 = k \cdot 0.001 \]
\[ k = \frac{0.01}{0.001} = 10 \, \text{L}^2/(\text{mol}^2 \cdot \text{s}) \]
Օրինակ՝ հարց 3
Հարց՝
Ռեակցիան հետևում է հետևյալ արագության հավասարմանը.
\[ \text{rate} = k \cdot [A]^{1/2} \cdot [B]^2 \]
Եթե A և B նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները համապատասխանաբար 0.36 Մ և 0.2 Մ են, որքա՞ն է ռեակցիայի արագությունը այս կետում, եթե k = 5, L^5/2} / (mol^5/2} s)):
Քննարկում.
Օգտագործեք տրված արագության հավասարումը.
\[ \text{rate} = k \cdot [A]^{1/2} \cdot [B]^2 \]
Մուտքագրեք տրված արժեքները՝
\[ \text{rate} = 5 \cdot (0.36)^{1/2} \cdot (0.2)^2 \]
Հաշվարկել կոնցենտրացիայի արժեքը՝
\[ (0.36)^{1/2} = 0.6 \]
\[ (0.2)^2 = 0.04 \]
Հիմա այդ արժեքները միացրեք հավասարման մեջ.
\[ \text{rate} = 5 \cdot 0.6 \cdot 0.04 \]
\[ \text{rate} = 5 \cdot 0.024 \]
\[ \text{արագություն} = 0.12 \, \text{մոլ/լ\ վ} \]
Այս կոնցենտրացիայի դեպքում ռեակցիայի արագությունը կազմում է 0.12 մոլ/լ վրկ։
Եզրակացություն
Ռեակցիայի արագության հավասարումը և ռեակցիայի կարգը քիմիական կինետիկայի հիմնարար հասկացություններ են: Հասկանալով, թե ինչպես են ռեակտիվ նյութերի կոնցենտրացիաները ազդում ռեակցիայի արագությունների վրա, մենք կարող ենք հաշվարկել ռեակցիայի արագությունը և որոշել արագության հաստատունը: Այս հոդվածը ներկայացնում է օրինակելի խնդիրներ և լուծումներ՝ այս հասկացությունները հասկանալուն նպաստելու համար: Այս թեմաների լավ ըմբռնումը կարևոր է քիմիայի լաբորատորիայում և արդյունաբերական գործընթացներում գործնական կիրառությունների համար:
Հաճախակի պրակտիկայի և ուշադիր վերլուծության միջոցով մենք կարող ենք ավելի լավ հասկանալ, թե ինչպես որոշել ռեակցիայի կարգը և օգտագործել արագության հավասարումները տարբեր իրավիճակներում: Հաջողություն ուսման մեջ:
