प्रतिक्रिया दर सम्बन्धी छलफल प्रश्नको उदाहरण

प्रतिक्रिया दरको बारेमा छलफल गर्ने प्रश्नहरूको उदाहरण

प्रतिक्रिया दर रसायन विज्ञानमा एक आधारभूत अवधारणा हो जसले औद्योगिक र दैनिक दुवै विभिन्न प्रक्रियाहरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यस लेखमा, हामी प्रतिक्रिया दरको अवधारणालाई गहिराइमा व्याख्या गर्नेछौं, उदाहरणहरू र विस्तृत छलफलहरू प्रदान गर्नेछौं ताकि पाठकहरूले यसलाई राम्रोसँग बुझून्।

प्रतिक्रिया दर बुझ्दै

प्रतिक्रिया दरलाई प्रति एकाइ समयमा अभिकर्ता वा उत्पादनको सांद्रतामा परिवर्तनको रूपमा परिभाषित गरिएको छ। साधारण समीकरणमा, प्रतिक्रिया दरलाई यसरी लेख्न सकिन्छ:
\[ \text{प्रतिक्रिया दर} = \frac{\Delta \text{[सांद्रता]}}{\Delta t} \]

सांद्रता सामान्यतया प्रति लिटर मोल (M) मा मापन गरिन्छ र समय सामान्यतया सेकेन्ड (s) मा हुन्छ। यसरी, प्रतिक्रिया दरको एकाइहरू प्रायः M/s हुन्छन्।

प्रतिक्रिया दरलाई असर गर्ने कारकहरू

प्रतिक्रिया दरलाई असर गर्ने केही कारकहरू निम्न छन्:
१. प्रतिक्रियाकर्ताहरूको सांद्रता: प्रतिक्रियाकर्ताहरूको सांद्रता बढाउँदा सामान्यतया प्रतिक्रिया दर बढ्छ।
२. तापक्रम: बढ्दो तापक्रमले सामान्यतया प्रतिक्रिया दरलाई गति दिन्छ।
३. सतह क्षेत्रफल: जति धेरै सतह क्षेत्रफल उपलब्ध हुन्छ, प्रतिक्रिया दर त्यति नै छिटो हुन्छ।
४. उत्प्रेरक: उत्प्रेरकहरूले स्थायी परिवर्तनहरू नगरी प्रतिक्रियाको दरलाई तीव्र पार्छन्।
५. चाप: ग्यासहरू समावेश गर्ने प्रतिक्रियाहरूको लागि, बढ्दो चापले सामान्यतया प्रतिक्रिया दर बढाउँछ।

नमुना प्रश्न र छलफल

उदाहरण प्रश्न ३
सोडियम थायोसल्फेट (Na2S2O3) र हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) बीचको प्रतिक्रिया यस प्रकार छ:
\[ \text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{NaCl} + \text{S} + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]

एउटा प्रयोगमा, सोडियम थायोसल्फेटको सांद्रता ३० सेकेन्डमा ०.१० M बाट ०.०५ M मा परिवर्तन हुन्छ। औसत प्रतिक्रिया दर गणना गर्नुहोस्!

छलफल
औसत प्रतिक्रिया दर सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ \text{प्रतिक्रिया दर} = -\frac{\Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]}}{\Delta t} \]

दिइएको मानहरूलाई सूत्रमा प्रतिस्थापन गर्नुहोस्:
\[ \डेल्टा \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]} = ०.०५ \text{ M} – ०.१० \text{ M} = -०.०५ \text{ M} \]
\[ \डेल्टा t = ३० \पाठ{ s} \]

त्यसैले,
\[ \text{प्रतिक्रिया दर} = -\left(\frac{-0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}}\right) = \frac{0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}} = 0,00167 \text{ M/s} \]

त्यसैले, औसत प्रतिक्रिया दर ०.००१६७ मेगाहर्ट्स छ।

उदाहरण प्रश्न ३
प्रतिक्रियामा, प्रतिक्रिया दर दर समीकरण द्वारा दिइएको छ:
\[ \text{दर} = k [A]^m [B]^n \]

प्रयोगबाट, निम्न डेटा प्राप्त भयो:

| प्रयोग | [A] (M) | [B] (M) | प्रतिक्रिया दर (M/s) |
|————–|————|——————-|
| ३ | ०.१० | ०.२० | २.० × १०^-३ |
| ३ | ०.१० | ०.२० | २.० × १०^-३ |
| ३ | ०.१० | ०.२० | २.० × १०^-३ |

प्रतिक्रिया क्रम m र n निर्धारण गर्नुहोस् र दर स्थिरांक, k को मान गणना गर्नुहोस्।

छलफल
प्रतिक्रिया क्रम \( m \) र \( n \) निर्धारण गर्दै:

१. प्रयोग १ र २ बाट:
\[ \frac{\text{दर}_2}{\text{दर}_1} = \frac{k [A]_2^m [B]_2^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{८.० \गुणा १०^{-३}}{२.० \गुणा १०^{-३}} = \frac{(०.२०)^मि (०.१०)^एन}{(०.१०)^मि (०.१०)^एन} \]
\[ ४ = (२)^मि \]
त्यसैले, \( m = 2 \)।

१. प्रयोग १ र २ बाट:
\[ \frac{\text{दर}_3}{\text{दर}_1} = \frac{k [A]_3^m [B]_3^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{८.० \गुणा १०^{-३}}{२.० \गुणा १०^{-३}} = \frac{(०.२०)^मि (०.१०)^एन}{(०.१०)^मि (०.१०)^एन} \]
\[ १ = (२)^n \]
यसरी, \( n = 0 \)।

त्यसैले, A को सापेक्षमा प्रतिक्रिया क्रम २ छ र B को सापेक्षमा ० छ।

दर स्थिर मान गणना गर्दै \( k \):
प्रयोग १ बाट डेटा प्रयोग गर्दै:
\[ \text{दर} = k [A]^m [B]^n \]
\[ २.० \गुणा १०^{-३} = k (०.१०)^२ (०.१०)^० \]
\[ २.० \गुणा १०^{-३} = k (०.०१) \]
\[ k = \frac{२.० \गुणा १०^{-३}}{०.०१} \]
\[ k = ८ \]

त्यसैले, दर स्थिरांक \( k \) ०.२० M^{-1} s^{-1} हो।

उदाहरण प्रश्न ३
रासायनिक प्रतिक्रियाले निम्न संयन्त्र पछ्याउँछ:

\[ \text{प्रतिक्रिया १: } \text{A} \rightarrow \text{B} \quad (k_1 = १.० \, \text{s}^{-1}) \]
\[ \text{प्रतिक्रिया २: } \text{B} \rightarrow \text{C} \quad (k_2 = 0.1 \, \text{s}^{-1}) \]

यदि सुरुमा A को सांद्रता 1 M र B 0 छ भने, 5 सेकेन्ड पछि A र B को सांद्रता निर्धारण गर्नुहोस्।

छलफल
प्रतिक्रिया दर नियम प्रयोग गरेर, हामीसँग छ:

प्रतिक्रिया १: क देखि ख सम्म
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
\[ [A] = १ \पाठ{ M} \पटक e^{-१.० \पाठ{ s}^{-१} \पटक ५ \पाठ{ s}} \]
\[ [A] = e^{-5} \पाठ{ M} \]

प्रतिक्रिया २: ख देखि ग सम्म
\[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
\[ \frac{d[B]}{dt} = १.० \text{ s}^{-1} \times [A] – ०.१ \text{ s}^{-1} \times [B] \]
यस विभेदक समीकरणको विश्लेषणात्मक वा संख्यात्मक समाधान प्रयोग गर्दै (सामान्यतया युलर वा रन्ज-कुट्टा विधि):
\[ [B] \लगभग ०.३१६ \पाठ{ M} \]

त्यसैले, ५ सेकेन्ड पछि, A को सांद्रता लगभग \( e^{-5} \text{ M} \) हुन्छ र B को सांद्रता लगभग ०.३१६ M हुन्छ।

केसिम्पुलन

प्रतिक्रिया दर रसायन विज्ञानमा एक महत्त्वपूर्ण विषय हो, जसले प्रतिक्रियाशीलहरूको सांद्रता उत्पादनहरूमा परिवर्तन हुने दरलाई प्रतिबिम्बित गर्दछ। माथिका उदाहरण समस्याहरूमा, हामीले औसत प्रतिक्रिया दर कसरी गणना गर्ने, प्रतिक्रिया क्रम निर्धारण गर्ने र प्रतिक्रिया दर स्थिरांक कसरी गणना गर्ने भन्ने बारेमा छलफल गरेका छौं। यी अवधारणाहरू बुझ्दा हामीलाई प्रयोगशाला र औद्योगिक प्रक्रियाहरू दुवैमा विभिन्न व्यावहारिक परिस्थितिहरूमा लागू गर्न अनुमति दिन्छ।