Metoda szybkości początkowych brzmi groźnie, a to tak naprawdę zabawa w porównywanie dwóch wierszy z tabeli. Otóż dostajesz kilka pomiarów, w których zmieniano stężenia i mierzono szybkość, a Twoim zadaniem jest wyłuskać rzędy reakcji. Trik jest jeden: porównuj takie dwa doświadczenia, w których zmienia się stężenie tylko jednego reagenta, a reszta stoi w miejscu. Wtedy widać wprost, jak on wpływa na szybkość. Wzięliśmy trzy zadania, część rozłożoną też na filmie. Lecimy.
Cała sztuczka w jednym zdaniu
Jeśli podwajasz stężenie reagenta, a szybkość rośnie 2 razy, to rząd względem niego wynosi 1. Jeśli rośnie 4 razy, rząd to 2 (bo 22 = 4). Jeśli rośnie 8 razy, rząd to 3. Ogólnie: ile razy zmieniło się stężenie, tyle razy do potęgi rzędu zmienia się szybkość. Dzielisz dwie szybkości przez siebie, patrzysz na liczbę, odczytujesz wykładnik. Tyle.
Reakcja 2NO + 2H2 ⟶ N2 + 2H2O zachodzi w 1280 °C. Przeprowadzono trzy doświadczenia (szybkość mierzono jako zanik NO). Na ich podstawie ustal równanie kinetyczne.
| Nr | [NO]0 | [H2]0 | v (mol·dm−3·s−1) |
|---|---|---|---|
| 1 | 5,0·10−3 | 2,0·10−3 | 1,25·10−5 |
| 2 | 1,0·10−2 | 2,0·10−3 | 5,00·10−5 |
| 3 | 1,0·10−2 | 4,0·10−3 | 1,00·10−4 |
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Porównujemy 3 z 2: stężenie NO stoi, a H2 podwajamy (z 2,0·10−3 na 4,0·10−3). Szybkość rośnie z 5,00·10−5 na 1,00·10−4, czyli 2 razy. Zatem 2y = 2, stąd y = 1.
Porównujemy 2 z 1: stężenie H2 stoi, a NO podwajamy (z 5,0·10−3 na 1,0·10−2). Szybkość rośnie z 1,25·10−5 na 5,00·10−5, czyli 4 razy. Zatem 2x = 4, stąd x = 2.
Dla reakcji 2A + B ⟶ P wyznaczono stałą szybkości w trzech różnych momentach: po 15 s k = 2,58·10−5, po 30 s k = 2,59·10−5, po 50 s k = 2,57·10−5 dm3/(mol·s). Podaj wartość stałej szybkości tej reakcji.
Pokaż rozwiązanie
Stała szybkości jest stała, a drobne różnice biorą się z zaokrągleń i błędów pomiaru. Dlatego bierzemy średnią arytmetyczną trzech wyników:
Dla reakcji H2SeO3 + 6I− + 4H+ ⟶ Se + 2I3− + 3H2O wykonano cztery eksperymenty (stężenia w mol/dm3). Podaj równanie kinetyczne oraz całkowity rząd reakcji.
| Eksp. | v0 | [H2SeO3] | [I−] | [H+] |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 9,85·10−7 | 2,5·10−3 | 0,015 | 0,015 |
| 2 | 7,88·10−6 | 2,5·10−3 | 0,03 | 0,015 |
| 3 | 3,94·10−6 | 1·10−2 | 0,015 | 0,015 |
| 4 | 3,15·10−5 | 2,5·10−3 | 0,03 | 0,03 |
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Eksp. 2 wobec 1: podwajamy [I−], reszta stoi. Szybkość rośnie 7,88·10−6/9,85·10−7 = 8 razy, czyli 2y = 8, stąd rząd względem I− wynosi 3.
Eksp. 3 wobec 1: [H2SeO3] rośnie 4 razy, reszta stoi. Szybkość rośnie 3,94·10−6/9,85·10−7 = 4 razy, więc rząd względem H2SeO3 wynosi 1.
Eksp. 4 wobec 2: podwajamy [H+], reszta stoi. Szybkość rośnie 3,15·10−5/7,88·10−6 ≈ 4 razy, czyli rząd względem H+ wynosi 2.
Tabela zamiast zgadywania
Rzędu reakcji nie wyczytasz z równania, ale z dwóch dobrze dobranych wierszy owszem.
W kursie ćwiczymy tę metodę do skutku, aż porównywanie doświadczeń wchodzi w krew. Dostajesz teorię po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o metodzie szybkości początkowych. W kursie jest ich więcej: wyznaczanie stałej szybkości, rząd z czasu półtrwania, rozpoznawanie katalizatora w równaniu kinetycznym i pełen zestaw zadań maturalnych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.