شاه کلید نکات
شاه کلید سوال
1 سرعت متوسط تولید گاز آمونیاک در شرایط معینی بر اساس معادله واکنش زیر در گسترۀ زمانی معینی برابر با \(4 \times 10^{-2} \text{ mol}\cdot\text{s}^{-1}\) است.
\(\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{NH}_3\text{(g)}\)
الف سرعت متوسط مصرف \(N_2(g)\) و \(H_2(g)\) را در این گسترۀ زمانی حساب کنید.
ب سرعت متوسط تولید یا مصرف هر شرکتکننده را به ضریب استوکیومتری آن تقسیم کنید. از حاصل این تقسیم ها چه نتیجه ای می گیرید؟
پ حاصل تقسیم در قسمت ب، سرعت واکنش نام دارد. برای این واکنش با استفاده از سرعت متوسط تولید یا مصرف مواد شرکتکننده، رابطۀ سرعت واکنش را بنویسید.
ت ارتباط معادلۀ شیمیایی موازنه شده واکنش را با رابطۀ زیر توضیح دهید
ث سرعت متوسط کدام ماده با سرعت واکنش برابر است؟ توضیح دهید. (reaction : واکنش)
\(R(\text{reaction}) = +\frac{\Delta n(\text{NH}_3)}{2\Delta t} = -\frac{\Delta n(\text{H}_2)}{3\Delta t} = -\frac{\Delta n(\text{N}_2)}{\Delta t}\)
1
الف
(consumed : مصرف - produced : تولید)
\(\begin{aligned} R(\text{N}_2 \text{ consumed}) &= \frac{1}{2} R(\text{NH}_3 \text{ produced}) = \frac{1}{2} \times 4 \times 10^2 = 200 \text{ mol}\cdot\text{s}^{-1} \\[10pt] R(\text{H}_2 \text{ consumed}) &= \frac{3}{2} R(\text{NH}_3 \text{ produced}) = \frac{3}{2} \times 4 \times 10^2 = 600 \text{ mol}\cdot\text{s}^{-1} \end{aligned}\)
ب
(consumed : مصرف - produced : تولید - reaction : واکنش)
\(\frac{R(\text{N}_2 \text{ consumed})}{1} = \frac{R(\text{H}_2 \text{ consumed})}{3} = \frac{R(\text{NH}_3 \text{ produced})}{2} = \frac{200}{1} = \frac{600}{3} = \frac{400}{2} = 200\)
حاصل تقسیم برای همه برابر است
\(R(\text{reaction}) = \frac{R(\text{N}_2 \text{ consumed})}{1} = \frac{R(\text{H}_2 \text{ consumed})}{3} = \frac{R(\text{NH}_3 \text{ produced})}{2} = +\frac{\Delta n(\text{NH}_3)}{2\Delta t} = -\frac{\Delta n(\text{H}_2)}{3\Delta t} = -\frac{\Delta n(\text{N}_2)}{1\Delta t}\)
ت سرعت متوسط واکنش از تقسیم سرعت تولید فراورده یا سرعت مصرف واکنش دهنده بر ضریب استوکیومتری حاصل می شود
ث سرعت اجزایی از واکنش که ضریب استوکیومتری برابر یک دارند با سرعت متوسط واکنش برابر است.
2 قند موجود در جوانه گندم (مالتوز) مطابق واکنش زیر به گلوکز تبدیل می شود.
\(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\text{(aq)} + \text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\text{(aq)}\)
این واکنش در دمای ثابت و شرایط معین بررسی شده و جدول زیر، داده های تجربی آن را نشان می دهد. با توجه به آن و نمودار داده شده، به پرسش های زیر پاسخ دهید.
الف در سه دقیقۀ نخست، (گلوکز)\(\bar{R}\) و (مالتوز)\(\bar{R}\) را برحسب \(mol \text{ L}^{-1} \text{ s}^{-1}\) حساب کنید.
ب سرعت واکنش را در هفت دقیقه نخست و هفت دقیقه دوم حساب کنید. کدام یک بیشتر است؟ چرا؟
پ هر یک از منحنی های a و b مربوط به کدام ماده شرکت کننده است؟ توضیح دهید.
2
الف
(consumed : مصرف - produced : تولید)
\(\begin{aligned} R(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \text{ produced}) &= \frac{(0.02 - 0) \text{ mol}}{3 \text{ min}\cdot\text{L}} \times \frac{1 \text{ min}}{60 \text{ s}} = 1.1 \times 10^{-4} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} \\[10pt] R(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} \text{ consumed}) &= \frac{(0.09 - 0.1) \text{ mol}}{3 \text{ min}\cdot\text{L}} \times \frac{1 \text{ min}}{60 \text{ s}} = 5.5 \times 10^{-5} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} \end{aligned}\)
ب سرعت واکنش برابر با سرعت مصرف مالتوز است زیرا ضریب استوکیومتری آن برابر یک است
واکنش در 7 دقیقه اول:
\(R = -\frac{(0.085 - 0.1) \text{ mol}}{7 \text{ min}\cdot\text{L}} = 2.1 \times 10^{-3} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} \\[10pt] \)
واکنش در 7 دقیقه دوم:
\(R = -\frac{(0.08 - 0.085) \text{ mol}}{7 \text{ min}\cdot\text{L}} = 7.1 \times 10^{-4} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} \)
سرعت در هفت دقیقه نخست بیش تر است زیرا با گذشت زمان از غلظت واکنش دهنده ها کاسته شده سرعت نیز کاهش می یابد
ب منحنی a مربوط به مالتوز است زیرا با گذشت زمان در حال کاهش است و شیب نمودار منفی است.
منحنی b مربوط به گلوکز است زیرا با گذشت زمان در حال افزایش است و شیب نمودار مثبت است به علاوه شیب نمودار آن بیش تر است زیرا ضریب استوکیومتری بیش تر و شیب تندتری دارد.
1736019749.png)
