Zadanie 10

kinetyka chemiczna, równanie kinetyczne, rząd reakcji, stała szybkości, stechiometria

Zadanie 10 (5 pkt)

maj 2025 • PR

W zamkniętym reaktorze zachodzi reakcja opisana równaniem: $$X_2(g) + 2\,Y_2(g) \rightarrow 2\,XY_2(g)$$ Zależność szybkości tej reakcji od stężenia opisuje poniższe równanie kinetyczne: $$v = k \cdot c_{X_2}^a \cdot c_{Y_2}^b$$ Aby wyznaczyć wykładniki a i b w równaniu kinetycznym, przeprowadzono serię pomiarów: w temperaturze T mierzono zależność szybkości reakcji od stężenia jednego z substratów przy stałym stężeniu drugiego. Na podstawie wyników pomiarów sporządzono poniższy wykres zależności szybkości reakcji od: - stężenia substratu X₂ przy stałym stężeniu $c_{Y_2} = 1\,\text{mol} \cdot \text{dm}^{-3}$ (linia czerwona) - stężenia substratu Y₂ przy stałym stężeniu $c_{X_2} = 1\,\text{mol} \cdot \text{dm}^{-3}$ (linia zielona) Z wykresu: dla c = 1 mol·dm⁻³ szybkość v = 1 mol·dm⁻³·s⁻¹; linia czerwona (c_X₂) — liniowa (przy c_X₂ = 2 mol·dm⁻³, v = 2 mol·dm⁻³·s⁻¹); linia zielona (c_Y₂) — kwadratowa (przy c_Y₂ = 2 mol·dm⁻³, v = 4 mol·dm⁻³·s⁻¹). ### Zadanie 10.1. (0–1) Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F — jeśli jest fałszywe. | 1. | Zmniejszenie objętości reaktora w warunkach izotermicznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje **wzrostem szybkości** opisanej reakcji. | P | F | |---|---|---|---| | 2. | Wzrost temperatury w reaktorze w warunkach izobarycznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje **spadkiem szybkości** opisanej reakcji. | P | F | ### Zadanie 10.2. (0–4) W reaktorze o pojemności 4,0 dm³ umieszczono stechiometryczną mieszaninę, zawierającą łącznie 12,0 mol gazów X₂ i Y₂. Zainicjowano reakcję syntezy gazu XY₂. W układzie utrzymywano temperaturę T. Na podstawie analizy wykresów ustal i napisz wartości wykładników a i b. Następnie oblicz wartość stałej szybkości reakcji k oraz oblicz szybkość tej reakcji w temperaturze T w chwili, gdy w reaktorze znajdowało się łącznie 9,0 mol **wszystkich** gazów. Równanie kinetyczne: $$v = k \cdot c_{X_2}^{\square} \cdot c_{Y_2}^{\square}$$ Obliczenia: ............