Quesiti e problemi (sul libro da pag. 431)

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1 Quesiti e prolemi (sul liro da pag. 431) 1 Che os è la di reazione 1 Trova almeno tre esempi, tratti dall esperienza quotidiana, di reazioni he devono proedere a assa e tre esempi di reazioni he, invee, devono proedere rapidamente. Come si misura la di India aluni esempi di reazioni he ti siano note per le quali sapresti ipotizzare quale metodo usare per misurarla. 3 Come si riava la di reazione onosendo il numero di moli di prodotto formato, il tempo e il volume? 4 Come puoi misurare sperimentalmente la della seguente CaCO 3(s) HCl (aq) CaCl (aq) CO (g) H O (l) 5 Considera la reazione di deomposizione dell aido iodidrio: HI (g) H (g) I (g) La taella mostra i dati relativi a questa reazione alla di 58 C: [HI] (mol/l),1,719 5,558 1,457 15,387,336 5,96 3,65 35 Tempo (s) Calola la della reazione a 5 e a 5 seondi dal suo inizio. v 5 = 5,6 1 4 mol/(l s) v 5 =, mol/(l s) 6 Considera una generia reazione: A B C La onentrazione del prodotto C aumenta di 1,5 1 4 mol/l in 11 seondi. Calola la della reazione. v = 1,4 1 5 mol/(l s) L equazione inetia 7 Che osa indiano le parentesi quadrate nell equazione inetia? 8 Come si riavano gli esponenti delle onentrazioni dei reagenti nell equazione inetia di una 9 Che osa si intende per ordine della 1 L equazione inetia per la deomposizione di HI è la seguente: v k [HI] Se la reazione avviene a 5 K, la ostante inetia ha un valore di 6,4 1 9 L/(mol s). Calola la della reazione quando la onentrazione di HI è,1 M. v = 6, mol/(l s) 11 La reazione BrO 3 (aq) 3SO 3 (aq) Br (aq) 3SO 4 (aq) ha la seguente equazione inetia: v k [BrO 3 ] [SO 3 ] Qual è l ordine della 1 La reazione: CH 3 Br (aq) OH (aq) CH 3 OH (aq) Br (aq) ha la seguente equazione inetia: v = k [CH 3 Br] [OH ] Qual è l ordine della 13 Considera la formula generale dell equazione inetia e appliala alle seguenti reazioni. a) C O CO v = k [O ] m ) Zn HCl ZnCl H v = k [HCl] m ) Na H O NaOH H non è possiile srivere l equazione inetia perhé non ha senso srivere la onentrazione di un solido (Na) 14 India quali tra le seguenti equazioni himihe sono di primo ordine e quali di seondo ordine. a) S O 8 H 3 AsO 3 H O H 3 AsO 4 SO 4 H in ui v = k [S O 8 ] ) HI H I in ui v = k [HI] primo ordine seondo ordine ) C 1 H O 11 H O C 6 H 1 O 6 (gluosio) C 6 H 1 O 6 (fruttosio) in ui v = k [C 1 H O 11 ] primo ordine d) NO NO O in ui v = k [NO ] seondo ordine 1

2 15 India di quale ordine è la seguente reazione, sia in generale sia rispetto a iasuno dei reagenti. S O 8 3I SO 4 I 3 in ui v = k [S O 8 ] [I ] generale: ordine ; rispetto ai reagenti: ordine 1 16 India di quale ordine è la seguente reazione, sia in generale sia rispetto a iasuno dei reagenti. CH 3 Br OH CH 3 OH Br in ui v = k [CH 3 Br] [OH ] generale: ordine ; rispetto ai reagenti: ordine 1 17 A 8 C N O 5 si deompone seguendo una inetia del primo ordine e si registra una ostante inetia di,15 s 1. Qual è il tempo di dimezzamento di questa sostanza sapendo he, in generale, T1= ln /k? T1 = 4,6 s 18 La fotosintesi inizia on una reazione in ui la lorofilla trasferise un elettrone a una moleola he funge da aettore. Questa reazione dipende strettamente dalla disponiilità di fotoni he aiano un opportuna lunghezza d onda. Quale ordine di reazione potree aratterizzare questo primo passo? zero 19 Nel ampo delle sienze geologihe, ha assunto grande importanza la possiilità di stimare il tempo trasorso attraverso le analisi degli isotopi radioattivi he deadono seguendo una inetia del primo ordine. Nel aso del 14 C si sa he T 1 vale 573 anni. Se l analisi di un ampione india he la quantità di 14 C attualmente ontenuta sia pari a 1 8 della quantità iniziale, quanto tempo è passato dal seppellimento del reperto? anni 3 Gli altri fattori he influisono sulla di reazione Considera l effetto determinato dalla sulla di reazione. Individua nella tua esperienza un esempio di reazione in ui viene sfruttato l aumento o la diminuzione di per variare la. 1 Quale urva visualizza la dipendenza della di una reazione semplie dalla? a Perhé le reazioni he oinvolgono solo ioni in soluzione aquosa sono in genere molto veloi? perhé avvengono senza rottura di legami 3 Quali sono i fattori he ontrollano la di reazione e ome agisono? 4 Com è possiile aumentare la di reazione tra due gas senza aumentare la? 5 Quale effetto ha l agitazione di una misela omogenea sulla di reazione, una volta he i re- agenti sono stati mesolati? aumenta 6 Perhé è preferiile realizzare le reazioni himihe dopo aver portato in soluzione dei reagenti solidi, piuttosto he unirli direttamente? perhé in soluzione una parte dei legami si è spezzata 7 Cera informazioni su quale atalizzatore è utile nelle seguenti reazioni. a) N (g) 3H (g) NH 3(g) (proesso industriale di Haer per la sintesi dell ammoniaa) atalizzatore eterogeneo a ase di ferro ) H O (l) H O (l) O (g) (deomposizione del perossido di idrogeno on atalizzatore inorganio) ioni metallii (in partiolare del ferro); MnO ) C 6 H 6 Br C 6 H 5 Br HBr (romurazione del enzene) romuro ferrio 8 L utilizzo degli enzimi è attualmente esteso a molti detersivi. Su quali ategorie di sostanze agisono questi atalizzatori? su sostanze di natura proteia, amidi e sostanze grasse d

3 4 La teoria degli urti 9 Seondo la teoria degli urti quali sono le ondizioni he onsentono una 3 Per quali ragioni non tutti gli urti tra le moleole dei reagenti sono effiai? 31 Come puoi agire per avere una maggiore frequenza di urti reattivi? 3 La teoria degli urti aiuta a spiegare l effetto dell aumento di sulla di reazione. Perhé? 33 La teoria degli urti aiuta a spiegare l effetto dell aumento della onentrazione dei reagenti sulla di reazione. Perhé? 34 Perhé la di reazione aumenta al resere della onentrazione di un reagente? 35 Perhé la è solitamente più elevata all inizio della 36 In una reazione he rihiede urti reattivi tra le speie A e B, quale inremento di puoi prevedere se si raddoppiano le onentrazioni delle due speie A e B? la quadruplia 5 L energia di attivazione 37 Che osa si intende per energia di attivazione? 38 Prendi in onsiderazione un generio proesso himio. In he osa si trasforma l energia inetia delle partielle al momento dell urto fra le moleole? in energia potenziale Per quali motivi non tutti gli urti fra le moleole dei reagenti risultano effiai? perhé le ollisioni possono avere orientazione non appropriata o energia insuffiiente Perhé un aumento di si tradue, in pratia, in un aumento degli urti effiai? perhé aumenta l'energia inetia 39 Il himio svedese Arrhenius, dopo aver studiato il passaggio di elettriità attraverso le soluzioni, si è interessato alla relazione fra la ostante di di una reazione, la e l energia di attivazione. Che osa afferma l equazione di Arrhenius? Quali grandezze ontiene? 41 Qual è l ordine di reazione rispetto allo ione ossidrile della seguente reazione he avviene in due tempi? (CH 3 ) 3 CBr OH (CH 3 ) 3 C Br (CH 3 ) 3 C OH (CH 3 ) 3 COH in ui v = k [(CH 3 ) 3 CBr] L ordine di reazione rispetto allo ione ossidrile è O, poihé la di reazione dipende solo dalla onentrazione del primo reagente. Se ne dedue he il seondo stadio è veloe e il primo è quello lento, ma nel primo stadio si ha una inetia del primo ordine per (CH 3 ) 3 CBr e di ordine O per OH. 4 Che os è la moleolarità di una 43 India la moleolarità delle seguenti reazioni: a) HI (g) H (g) I (g) ) H (g) N O (g) N (g) H O (l) ) NH 3(g) H O (l) NH 4 OH (aq) 44 Quale tratto della urva rappresenta lo stadio lento della energia reagenti a d prodotti 45 Disegna un profilo energetio per una reazione a tre stadi. A quale orrisponde l energia di attivazione maggiore? 46 Il diagramma mostra il profilo energetio per la reazione esotermia fra le sostanze A e B. La formazione del prodotto AB in presenza del atalizzatore segue il perorso a, oppure? energia A+B a 6 Il meanismo di reazione 4 Spiega le differenze inetihe fra una reazione he avviene in un solo stadio e una reazione he avviene a più stadi. AB 3

4 47 Osserva il seguente diagramma di una reazione he avviene in due stadi. E p E att(1) H E att() 48 Disegna un grafio he ha in ordinata l energia potenziale del sistema himio (reagenti e prodotti) e in asissa lo svolgimento della reazione. All interno del grafio traia l andamento dell energia he trasforma i reagenti in prodotti in una reazione he aia ΔH negativo, he si svolge attraverso un meanismo a due stadi, di ui il primo è quello he determina la di reazione. Sul medesimo grafio traia un possiile andamento della stessa reazione atalizzata. Qual è lo stadio he determina la della il primo La reazione è, nel suo omplesso, esotermia o endotermia? esotermia Review (sul liro da pag. 434) 1 Considera i seguenti esperimenti. 1) 3 ml di HCl reagisono on 1 g di CaCO 3 in frammenti pioli; ) 3 ml di HCl reagisono on 1 g di CaCO 3 in frammenti medi; 3) 3 ml di HCl reagisono on 1 g di CaCO 3 in frammenti grossi. Le reazioni avvengono all interno di una euta posta su una ilania. Misura la massa iniziale in iasuno dei tre asi e prendi nota, a intervalli di tempo regolari, della variazione della massa iniziale. Ottieni i seguenti grafii. massa aido + massa CaCO 3 + massa euta tempo frammenti grossi frammenti medi frammenti pioli Perhé la massa iniziale diminuise? perhé si forma CO Srivi l equazione della reazione. CaCO 3 + HCl CO + H O + CaCl In quale dei tre asi la reazione è più veloe e perhé? nel primo aso, perhé si ha una maggiore superfiie di ontatto Osserva il seguente grafio, he rappresenta l andamento di una reazione di deomposizione. onentrazione reagente,8,4, 1,6 1,,8, tempo (minuti) In he momento la assume il valore massimo? nei primi s Qual è il fattore he provoa la variazione della della la diminuzione della onentrazione dei reagenti 3 Considera una generia reazione di deomposizione: A B C L equazione inetia è: v k [A]. Qual è l ordine della primo 4

5 Disegna il grafio he rappresenta la inetia di questa reazione. onentrazione reagente tempo (minuti) 4 Il seguente grafio mostra il rapporto tra la di una reazione e la onentrazione del reagen- te (aido,4,6 trinitroenzoio). (1 6 mol/l min),4, 1,6 1,,8,4 1,, aido,4,6 trinitroenzoio (1 4 mol/l) Qual è l ordine della primo Che osa aade quando la retta passa per l origine? la è nulla, perhé è nulla la onentrazione del reagente Srivi l equazione inetia generia per questa reazione. v = k [TNBA] 5 Perhé la moleola dello zuhero viene demolita a CO e H O a 37 C nel orpo umano, mentre per ottenere lo stesso risultato ruiandolo oorre superare i C? per la presenza di enzimi he atalizzano i numerosi proessi in ui è frazionata la omustione 6 Le pitture murali della grotta Chauvet, nel sud della Frania, sono state sottoposte all analisi del 14 C per stimarne l età. Seene aluni arheologi non siano in aordo on i risultati dell analisi, l età stailita in questo modo si onentra in due intervalli di età: le pitture più antihe risalgono a ira 3 anni fa, le più reenti a ira 7 anni fa Sapendo he il deadimento del aronio radioattivo segue una inetia di primo ordine e he il tempo di dimezzamento è di 573 anni, stima di quante volte è diminuito il 14 C nei due asi. di 48 volte nel primo aso; di 6, nel seondo Explain how to alulate a reation rate from onentration-versus-time data. the reating rate is alulated y dividing Δ[R] y Δt What unit is most ommonly used to express reation rate? mol L 1 s 1 What is the reation order if the reation rate triples when the onentration of a reatant is inreased y a fator of 3? first order (for that reatant) 5