DWMED

Czas, w którym ilość substancji zmniejsza się o połowę nazywamy czasem połowicznej przemiany (przereagowania). W zależności od rzędowości reakcji, wyrażenie opisujące tę wielkość przyjmuje postać:

t_1/2 = 0,693/k dla reakcji I-rzędu

t_1/2 = 1/(k·C_o) dla reakcji II-rzędu

t_1/2 = 3/(2·k· C_o²) dla reakcji III-rzędu

W podanych równaniach wielkość k jest stałą szybkości reakcji chemicznej, natomiast C_o to początkowe stężenie substratu.

W stałej temperaturze T badano szybkość pewnej reakcji chemicznej biegnącej zgodnie z kinetyką I-rzędu. Wyniki eksperymentu zebrano w tabeli.

Opisana przemiana przebiegła według schematu:

2A_(g) ⟶ 3B_(g) + C_(g)

W temperaturze T + 10 K wartość stałej szybkości opisanej reakcji chemicznej wynosi 11,08·10^–3 s^–1

Określ procentowy skład objętościowy mieszaniny reagentów w temperaturze T + 10 K, gdy szybkość tej reakcji  była równa 0,0041 mol·dm^–3·s^–1. Wyniki obliczeń podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

Kwasy karboksylowe mogą powstawać w wyniku rozszczepiania cząsteczek niektórych alkenów za pomocą zakwaszonego roztworu manganianu(VII) potasu. Na przykład, jeśli reakcji poddany zostanie alken o wzorze R₁–CH=CH–R₂, powstanie mieszanina kwasów karboksylowych. Do gorącego, zakwaszonego roztworu manganianu(VII) potasu wprowadzono pewien alken będący izomerem trans. W wyniku przebiegającej reakcji chemicznej roztwór odbarwił się, a w trakcie jej prowadzenia wyczuwalny był charakterystyczny zapach octu. Drugim produktem organicznym był najprostszy kwas karboksylowy, zawierający III-rzędowy atom węgla w cząsteczce.

Napisz, stosując bilans jonowo-elektronowy oraz grupowe wzory związków organicznych równanie połówkowe opisanego procesu rozszczepienia cząsteczki alkenu. Rysując wzór substratu uwzględnij izomerię geometryczną.

Zdolności utleniające drobin są tym silniejsze, im wyższa jest wartość potencjału redoks (E) półogniwa, którego są one składową. Na przykład wartość standardowego potencjału redoks półogniwa Cl₂  + 2e ⇄  2Cl^– jest wyższa, niż półogniwa Br₂  +  2e  ⇄ 2Br^–. W konsekwencji cząsteczki chloru mogą utlenić jony bromkowe do wolnego bromu, a reakcja taka może być zapisana równaniem: Cl₂ + 2Br^– → 2Cl^– + Br₂.

W probówce umieszczono roztwór perhydrolu z dodatkiem kilku kropli rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI). Następnie dodano stechiometryczną względem nadtlenku wodoru ilość roztworu kwasu bromowodorowego.

Wiedząc, że w opisanych warunkach wartości potencjałów półogniw redoks: H₂O₂ + 2H⁺ + 2e ⇄ 2H₂O oraz Br₂  +  2e  ⇄ 2Br^– wynoszą odpowiednio 1,76 V i 1,08 V, napisz w formie jonowej skróconej równanie przebiegającej reakcji chemicznej. Wskaż, która drobina pełni w niej rolę utleniacza, a która reduktora.

Przykładem prostej reakcji dwucząsteczkowej jest proces opisany równaniem:

NO_(g) + O_3(g) ⟶ NO_2(g) + O_2(g)

W pewnych warunkach stała szybkości tej reakcji ma wartość równą 2 dm³·mol^-1·s^-1. W warunkach tych, w reaktorze o pojemności 2 dm³ sporządzono gazową mieszaninę zawierającą 2 mole tlenku azotu(II) oraz 3 mole ozonu i zainicjowano reakcję chemiczną.

Jakie będą stężenia molowe obu substratów opisanej w informacji wprowadzającej reakcji, w momencie gdy jej szybkość będzie równa 0,12 mol·dm^-3·s^-1?

Przykładem prostej reakcji dwucząsteczkowej jest proces opisany równaniem:

NO_(g) + O_3(g) ⟶ NO_2(g) + O_2(g)

W pewnych warunkach stała szybkości tej reakcji ma wartość równą 2 dm³·mol^-1·s^-1. W warunkach tych, w reaktorze o pojemności 2 dm³ sporządzono gazową mieszaninę zawierającą 2 mole tlenku azotu(II) oraz 3 mole ozonu i zainicjowano reakcję chemiczną.

Napisz równanie kinetyczne opisanej reakcji chemicznej i określ jej rzędowość względem każdego z substratów oraz całkowity rząd reakcji.

Przykładem prostej reakcji dwucząsteczkowej jest proces opisany równaniem:

NO_(g) + O_3(g) ⟶ NO_2(g) + O_2(g)

W pewnych warunkach stała szybkości tej reakcji ma wartość równą 2 dm³·mol^-1·s^-1. W warunkach tych, w reaktorze o pojemności 2 dm³ sporządzono gazową mieszaninę zawierającą 2 mole tlenku azotu(II) oraz 3 mole ozonu i zainicjowano reakcję chemiczną.

Jak zmieni się szybkość tej reakcji w stosunku do szybkości początkowej po przereagowaniu 30% wyjściowej ilości tlenku azotu(II), a jak po przereagowaniu 30% ozonu? W tym celu wykonaj stosowne obliczenia, uzupełnij poniższy tekst i podkreśl odpowiednie wyrażenia w nawiasach.

Naturalne rozpady promieniotwórcze przebiegają zgodnie z kinetyką I rzędu. Równanie kinetyczne można wówczas sprowadzić do postaci V = k·[A], gdzie k oznacza stałą szybkości reakcji rozpadu promieniotwórczego oraz [A] – chwilową  liczbę atomów promieniotwórczego pierwiastka. Dla opisanej przemiany czas połowicznego rozpadu wyraża się równaniem: t_1/2 = 0,693/k, a jej przykładem jest naturalny rozpad promieniotwórczy izotopu azotu ¹³N o czasie półtrwania równym 10 minut.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

W próbce początkowej izotopu ¹³N znajdowało się 6,02·10²³ jego atomów.

Oblicz wartość szybkości reakcji rozpadu promieniotwórczego (atomy/sekundę) tego radionuklidu po upływie 30 minut.

Naturalne rozpady promieniotwórcze przebiegają zgodnie z kinetyką I rzędu. Równanie kinetyczne można wówczas sprowadzić do postaci V = k·[A], gdzie k oznacza stałą szybkości reakcji rozpadu promieniotwórczego oraz [A] – chwilową  liczbę atomów promieniotwórczego pierwiastka. Dla opisanej przemiany czas połowicznego rozpadu wyraża się równaniem: t_1/2 = 0,693/k, a jej przykładem jest naturalny rozpad promieniotwórczy izotopu azotu ¹³N o czasie półtrwania równym 10 minut.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Oblicz, jaki procent początkowej liczby atomów izotopu ¹³N pozostał po czasie równym jednej godzinie? Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Reakcję utleniania tlenku azotu(II) opisują następujące równania:

– stechiometryczne: 2NO_(g) + O_2(g) ⟶ 2NO_2(g)

– kinetyczne: V = k ∙ C²_NO ∙ C_tlen

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger i inni, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018.

Wyjaśnij, którego rzędu jest opisana reakcja chemiczna?

Reakcję utleniania tlenku azotu(II) opisują następujące równania:

– stechiometryczne: 2NO_(g) + O_2(g) ⟶ 2NO_2(g)

– kinetyczne: V = k ∙ C²_NO ∙ C_tlen

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger i inni, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018.

Oblicz, jak zmieniłaby się szybkość opisanej reakcji chemicznej, jeśli przy niezmienionym stężeniu molowym tlenu zostałoby trzykrotnie zwiększone stężenie molowe tlenku azotu(II)?

Reakcję utleniania tlenku azotu(II) opisują następujące równania:

– stechiometryczne: 2NO_(g) + O_2(g) ⟶ 2NO_2(g)

– kinetyczne: V = k ∙ C²_NO ∙ C_tlen

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger i inni, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018.

W temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem 1013 hPa przeprowadzono reakcję utleniania tlenku azotu(II) tlenem. Ustal na podstawie odpowiednich obliczeń, jak zmieniłaby się szybkość tej reakcji, gdyby przy zachowaniu stałej temperatury dokonano zmiany objętości przestrzeni reakcyjnej w taki sposób, aby ciśnienie wynosiło 810,4 hPa? Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Reakcję utleniania tlenku azotu(II) opisują następujące równania:

– stechiometryczne: 2NO_(g) + O_2(g) ⟶ 2NO_2(g)

– kinetyczne: V = k ∙ C²_NO ∙ C_tlen

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger i inni, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018.

Oblicz, ile razy wyższe powinno być stężenie molowe tlenku azotu(II) przy niezmienionym stężeniu molowym tlenu, aby opisana reakcja przebiegła z 16-krotnie większą szybkością?

Zdolności utleniające drobin są tym silniejsze, im wyższa jest wartość potencjału redoks (E) półogniwa, którego są one składową. Na przykład wartość standardowego potencjału redoks półogniwa Cl₂ + 2e ⇄  2Cl^– jest wyższa, niż półogniwa Br₂  +  2e  ⇄ 2Br^–. W konsekwencji cząsteczki chloru mogą utlenić jony bromkowe do wolnego bromu, a reakcja taka może być zapisana równaniem: Cl₂ + 2Br^– → 2Cl^– + Br₂.

W ogniwie zbudowanym z półogniw metalicznych Zn/Zn²⁺ oraz Fe/Fe²⁺ oba roztwory miały taką samą objętość równą 500 cm³, a stężenia molowe jonów metali wynosiły po 0,01 mol·dm^–3. Podczas pracy tego ogniwa masa płytki cynkowej zmieniła się o 130 mg.

Oblicz, jakie było stężenie (mmol·dm^–3) jonów żelaza(II) po zakończeniu eksperymentu? Wynik podaj z dokładnością do cyfry jedności.

Biegnącą zgodnie z kinetyką pierwszego rzędu reakcję rozkładu tlenku azotu(V) przedstawia równanie stechiometryczne:

2N₂O₅(g) → 4NO(g) + 3O₂(g)

Przeprowadzono rozkład 2 moli tlenku azotu(V) w dwóch reaktorach o różnej pojemności – 0,5 dm³ oraz 2 dm³.

Napisz równanie kinetyczne opisanego procesu i określ, w którym z reaktorów reakcja przebiegła z większą szybkością, w tej samej temperaturze? Odpowiedź uzasadnij obliczeniami.

Szybkość reakcji chemicznych zależy od stężeń molowych reagujących ze sobą drobin (na przykład cząsteczek, jonów).

W dwóch zlewkach umieszczono roztwory kwasów o identycznej temperaturze i takiej samej objętości – w zlewce pierwszej 0,005-molowy kwas solny, natomiast w drugiej z nich 0,5-molowy kwas mrówkowy. Do każdej ze zlewek wrzucono taką samą ilość wiórek magnezowych i zaobserwowano zmiany świadczące o przebiegu reakcji chemicznej.

Jakie powinno być stężenie początkowe roztworu kwasu mrówkowego, aby w chwili rozpoczęcia reakcji jej szybkość była identyczna z szybkością reakcji z zastosowaniem 0,005-molowego roztworu kwasu solnego?