Lista 15. - Szybkość reakcji chemicznych (1)

Zadanie 1. Szybkość reakcji A + 3B → C + 2D wynosi 1,0 mol⋅l-1⋅s-1. Jaka jest szybkość tworzenia lub zużywania poszczególnych reagentów?

Zadanie 2. Szybkość zużywania się substratu B w reakcji A + 3B → C + 2D wynosi 1,0 mol⋅l-1⋅s-1. Jaka jest szybkość reakcji?

Zadanie 3. W temperaturze 518°C szybkość rozkładu gazowej próbki aldehydu octowego pod ciśnieniem 363 Tr, gdy przereagowało 5,0% substancji, wynosi 1,07 Tr⋅s-1. Natomiast po przereagowaniu 20,0% równa jest 0,76 Tr⋅s-1. Jaki jest rząd tej reakcji?

Zadanie 4. Równanie kinetyczne reakcji A + 3B → C + 2D ma postać d[C]/dt = k[A][B][C]-1. Wyraź to równanie jako funkcję szybkości reakcji. Dla każdego przypadku podaj jednostki stałej szybkości k.

Zadanie 5. W temperaturze 400K czas połowicznej przemiany gazowej próbki pewnego związku pod ciśnieniem początkowym 55,5 kPa wynosi 340 s, natomiast pod ciśnieniem 28,9 kPa maleje do 178 s. Wyznacz rząd tej reakcji.

Zadanie 6. W temperaturze 25°C stała szybkości rozkładu związku A w reakcji pierwszego rzędu, przebiegającej zgodnie z równaniem 2A → P, wynosi k = 2,78⋅10-7s-1. Podaj czas połowicznej przemiany A. Jakie będzie ciśnienie po:
a) 10 h od rozpoczęcia reakcji,
b) 50 h od rozpoczęcia reakcji,
jeżeli ciśnienie początkowe wynosiło 32,1 kPa?

Zadanie 7. Reakcję drugiego rzędu A + 2B → P prowadzono w roztworze o początkowych stężeniach reagentów [A] = 0,075 mol⋅dm-3 oraz [B] = 0,080 mol⋅dm-3. Po czasie 1,0 h stężenie A zmalało do wartości 0,045 mol⋅dm-3. Oblicz:
a) stałą szybkości tej reakcji.
b) czas połowicznej przemiany każdego z reagentów.

Zadanie 8. Jedno z zagrożeń spowodowanych wybuchami jądrowymi wiąże się z powstawaniem 90Sr, który następnie wbudowuje się w układ kostny w miejsce wapnia. Nuklid ten emituje promieniowanie β o energii 0,55 MeV, a jego czas połowicznego rozpadu wynosi 28,1 lat. Załóżmy, że nowo narodzone dziecko zaabsorbowało 1,00 μg tego izotopu. Ile 90Sr pozostanie w jego organizmie:
a) po 18 latach,
b) po 70 latach,
jeśli nie jest on wydalany w procesach metabolicznych?

Zadanie 9. Reakcja 2A → P przebiega zgodnie z równaniem kinetycznym trzeciego rzędu, przy czym k = 3,50⋅10-4 dm6⋅mol-2⋅s-1. Oblicz czas potrzebny na zmianę stężenia A od wartości 0,077 M do 0,021 M.

Zadanie 10. Stała szybkości rozpadu pewnej substancji w temperaturze 24°C wynosi 1,70⋅10-2 l⋅mol-1⋅s-1, a w temperaturze 37°C 2,01⋅10-2 l⋅mol-1⋅s-1. Oblicz parametry Arrheniusa dla tej reakcji.

Zadanie 11. W mechanizmie reakcji:
A2 2A (etap szybki)
A + B → P (etap wolny)
pojawia się produkt pośredni A. Wyprowadź równanie kinetyczne tej reakcji.

Zadanie 12. Przeanalizuj następujący mechanizm renaturacji podwójnej helisy z dwóch form wstępgowych A i B:
A + B nietrwała helisa (etap szybki)
nietrwała helisa → trwała podwójna helisa (etap wolny)
Wyprowadź równanie kinetyczne powstawania podwójnej helisy oraz wyraź stałą szybkości renaturacji jako funkcję stałych szybkości poszczególnych etapów.

Zadanie 13. Wykaż, że dla reakcji n-tego rzędu względem A: t1/2 ∝ 1/[A]0n-1.

Zadanie 14. W temperaturze 25°C wartość pKa dla NHa+ wynosi 9,25. Stała szybkości w temperaturze 25°C reakcji pomiędzy NH4+ a OH-, w której powstaje uwodniony NH3, jest równa 4,0⋅1010 dm3⋅mol-1⋅s-1. Oblicz stałą szybkości reakcji przeniesienia protonu do cząsteczki NH3. Jaki jest czas relaksacji, jeśli metodę skoku temperatury zastosujemy do roztworu NH3 (aq) o stężeniu 0,15 mol⋅dm-3, a temperatura końcowa wynosi 25°C?

Zadanie 15. Równowagę A zaburzono skokiem temperatury do 25°C. Zmierzony czas relaksacji wynosi 3,0 μs. W temperaturze 25°C stała równowagi dla tego układu wynosi 2,0⋅10-16, a stężenia równowagowe B i C 2,0⋅10-4 mol⋅l-1. Oblicz wartości stałych równowagi pierwszorzędowej reakcji wprost i drugorzędowej reakcji odwrotnej.