Скорост на химичната реакция; катализатори
Скоростта на химичната реакция показва колко бързо се изменя концентрацията на реагентите или продуктите за единица време. Тя зависи от природата на веществата, концентрацията, температурата, налягането (при газове), големината на допирната повърхност и от катализаторите. Катализаторите ускоряват реакцията, като намаляват енергията на активиране, и накрая остават непроменени. Дялът от химията, който изучава скоростта на реакциите, се нарича химична кинетика.
Какво да запомним
- Средна скорост: v = Δc : Δt, единица mol/(L·s).
- Закон за действие на масите: например за 2NO + O2 v = k·c2(NO)·c(O2).
- Правило на Вант Хоф: при повишаване на температурата с 10 °C скоростта нараства 2-4 пъти.
- Катализаторът намалява енергията на активиране и не променя топлинния ефект; инхибиторът забавя реакцията.
- Ензимите са биологични катализатори.
Пример
Температурният коефициент е 2. При повишаване на температурата с 20 °C скоростта нараства 22 = 4 пъти.
Проверете се: 19 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Кой фактор НЕ влияе на скоростта на химичната реакция?
- цветът на съда
- температурата
- концентрацията на реагентите
- катализаторът
Отговор: цветът на съда
Скоростта зависи от природата на веществата, концентрацията, температурата, повърхността и катализатора.
С каква единица се изразява скоростта на химичната реакция в разтвор?
- mol/(L·s)
- g/mol
- kJ/mol
- L/mol
Отговор: mol/(L·s)
Скоростта е изменението на концентрацията (mol/L) за единица време (s).
Концентрацията на реагент намалява от 0,8 mol/L до 0,5 mol/L за 10 s. Каква е средната скорост на реакцията?
- 0,3 mol/(L·s)
- 0,03 mol/(L·s)
- 0,05 mol/(L·s)
- 0,08 mol/(L·s)
Отговор: 0,03 mol/(L·s)
v = Δc/Δt = (0,8 − 0,5)/10 = 0,03 mol/(L·s).
Температурният коефициент на реакция е 2. Колко пъти нараства скоростта при повишаване на температурата с 30 °C?
- 6 пъти
- 3 пъти
- 8 пъти
- 9 пъти
Отговор: 8 пъти
По правилото на Вант Хоф: 230/10 = 23 = 8.
За реакцията 2NO + O2 → 2NO2 скоростта е v = k·c2(NO)·c(O2). Колко пъти нараства скоростта, ако c(NO) се удвои?
- 2 пъти
- 8 пъти
- 4 пъти
- 6 пъти
Отговор: 4 пъти
Концентрацията на NO е на втора степен: 22 = 4.
Кое изгаря по-бързо при еднаква маса дърво?
- Тънките трески
- Цял пън
- Изгарят еднакво бързо
- Мокрият пън
Отговор: Тънките трески
Треските имат по-голяма допирна повърхност с кислорода от въздуха.
Как се нарича дялът от химията, който изучава скоростта и механизма на реакциите?
- Термохимия
- Електрохимия
- Химична кинетика
- Аналитична химия
Отговор: Химична кинетика
Химичната кинетика изучава скоростта на реакциите и факторите, които ѝ влияят.
Концентрацията на продукт нараства от 0 до 0,4 mol/L за 20 s. Каква е средната скорост на реакцията?
- 0,2 mol/(L·s)
- 0,08 mol/(L·s)
- 0,02 mol/(L·s)
- 8 mol/(L·s)
Отговор: 0,02 mol/(L·s)
v = Δc / Δt = 0,4 / 20 = 0,02 mol/(L·s).
Температурният коефициент на реакция е 3. Колко пъти нараства скоростта при повишаване на температурата от 20 °C до 40 °C?
- 9 пъти
- 6 пъти
- 3 пъти
- 27 пъти
Отговор: 9 пъти
Повишаването е с 20 °C, т.е. 2 пъти по 10 °C: 32 = 9.
За реакцията 2H2 + O2 → 2H2O v = k·c2(H2)·c(O2). Налягането на газовата смес се увеличава 2 пъти. Колко пъти нараства скоростта?
- 4 пъти
- 2 пъти
- 6 пъти
- 8 пъти
Отговор: 8 пъти
Двете концентрации се удвояват: 22 · 2 = 8.
Как се нарича вещество, което забавя химичната реакция?
- катализатор
- промотор
- ензим
- инхибитор
Отговор: инхибитор
Инхибиторите забавят реакциите, например се използват срещу корозия и за консервиране.
Как се наричат биологичните катализатори в живите организми?
- хормони
- витамини
- мономери
- ензими
Отговор: ензими
Ензимите са белтъчни молекули, които ускоряват реакциите в клетките.
Как катализаторът влияе на енергията на активиране на реакцията?
- увеличава я
- не я променя
- намалява я
- превръща я в топлина
Отговор: намалява я
Катализаторът насочва реакцията по път с по-ниска енергия на активиране, затова тя протича по-бързо.
Какво е хетерогенен катализ?
- катализаторът и реагентите са в една фаза
- реакцията протича без катализатор
- катализаторът се получава като продукт
- катализаторът и реагентите са в различни фази
Отговор: катализаторът е в друга фаза
Например твърд катализатор и газообразни реагенти, както в автомобилния каталитичен конвертор.
Изразходва ли се катализаторът при химичната реакция?
- Да, изразходва се изцяло
- Не, в края остава непроменен
- Изразходва се наполовина
- Превръща се в продукт
Отговор: Не, в края остава непроменен
Катализаторът участва в междинни етапи, но накрая се възстановява.
Как се нарича ускоряването на реакциите чрез катализатори?
- Инхибиране
- Катализ
- Хидролиза
- Дисоциация
Отговор: Катализ
Явлението ускоряване на реакциите с катализатори се нарича катализ.
Кой ензим в слюнката започва разграждането на нишестето?
- Пепсинът
- Липазата
- Каталазата
- Амилазата
Отговор: Амилазата
Амилазата в слюнката катализира хидролизата на нишестето.
Какви катализатори се използват в автомобилните каталитични конвертори?
- Платинови метали (Pt, Pd, Rh)
- Желязо
- Мед
- Манганов диоксид
Отговор: Платинови метали (Pt, Pd, Rh)
Платината, паладият и родият ускоряват окислението на CO и редукцията на азотните оксиди.
Как катализаторът влияе на топлинния ефект на реакцията?
- Намалява го
- Увеличава го
- Не го променя
- Превръща екзотермичната реакция в ендотермична
Отговор: Не го променя
Катализаторът намалява енергията на активиране, но началното и крайното състояние и ΔH остават същите.