حساب سرعة التفاعل - منهاجي


حمّل تطبيق منهاجي الجديد

منهاجي صار أسرع من خلال التطبيق

  حساب سرعة التفاعل

حساب سرعة التفاعل

من خلال الشكل البياني الآتي، لاحظ ما يحدث لتراكيز المواد المتفاعلة، ولتراكيز المواد الناتجة بمرور الزمن:

علاقة تغير تراكيز المتفاعلات والنواتج مع الزمن

  • تقل تراكيز المواد المتفاعلة بمرور الزمن، وعند زمن معين (t2) تثبت التراكيز.
  • تزداد تراكيز المواد الناتجة بمرور الزمن، وعند زمن معين (t2) تثبت التراكيز.
  • عندما تثبت تراكيز المتفاعلات أو النواتج نصل إلى نقطة نهاية التفاعل؛ وإذا كان التفاعل متزناً يكون التفاعل قد وصل إلى حالة الاتزان.
  • سرعة التفاعل في بداية التفاعل تكون أعلى ما يمكن لأن التغير في التركيز كبيراً.
  • تقل سرعة التفاعل مع مرور الزمن؛ لأن التغير في التركيز يقل مع مرور الزمن.
  •  تحسب سرعة التفاعل بدلالة النقصان في تركيز إحدى المواد المتفاعلة، أو زيادة تركيز إحدى المواد الناتجة خلال مدة زمنية محددة.

وعليه إذا قيست سرعة التفاعل بدلالة إحدى المواد المتفاعلة في الفترة الزمنية (t1 – t2) يلاحظ أن التركيز يقل، وعليه سيكون التغير في التركيز سالباً؛ لذا نضع إشارة (-) في العلاقة الرياضية المستخدمة لحساب سرعة استهلاك المادة المتفاعلة:

R = - begin mathsize 20px style fraction numerator space increment space left square bracket reactant right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end style = - begin mathsize 20px style fraction numerator space left parenthesis left square bracket straight A right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket straight A right square bracket subscript 1 right parenthesis over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end style 

وإذا قيست سرعة التفاعل بدلالة إحدى المواد الناتجة في الفترة الزمنية (t1 – t2) يلاحظ أن التركيز يزداد، وعليه سيكون التغير في التركيز موجباً؛ لذا تكون العلاقة الرياضية المستخدمة لحساب سرعة إنتاج المادة الناتجة:

R = begin mathsize 20px style fraction numerator space increment space left square bracket product right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end style = begin mathsize 20px style fraction numerator space left parenthesis left square bracket straight B right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket straight B right square bracket subscript 1 right parenthesis over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end style 

وتكون وحدة سرعة التفاعل: (M/s) or (M.s-1) or (mol/L.s)

 

سؤال 1 :

أنظر إلى الجدول أدناه والمتعلق بالتفاعل التالي، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه:

A  +  B  →  C  +  D

سرعة التفاعل الكيميائي

1- كيف أعرف من جدول البيانات أن المادة A مادة متفاعلة؟

2- كيف أعرف من جدول البيانات أن المادة C مادة ناتجة؟

3- أحسب سرعة تكوين C في الفترة الزمنية من بداية التفاعل إلى الزمن (10 s).

4- أحسب سرعة استهلاك A في الفترة الزمنية من بداية التفاعل إلى الزمن (10 s).

5- ماذا أستنتج من إجابة السؤالين السابقين؟ ولماذا؟

6- أحسب سرعة تكوين D في الفترة الزمنية نفسها.

الحل:

1- تركيزها يقل بمرور الزمن.

2- تركيزها يزداد بمرور الزمن.

3- أقسم التغير في تركيز C على التغير في الزمن:

R = begin mathsize 20px style fraction numerator increment left square bracket straight C right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator left square bracket straight C right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket straight C right square bracket subscript 1 over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator 0.04 space minus space 0 over denominator 10 space minus space 0 end fraction end style = 0.004 M/s

4- أقسم التغير في تركيز A على التغير في الزمن:

R = - begin mathsize 20px style fraction numerator increment left square bracket straight A right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end style = - begin mathsize 20px style fraction numerator left square bracket straight A right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket straight A right square bracket subscript 1 over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator negative left parenthesis 0.06 space minus space 0.1 right parenthesis over denominator 10 space minus space 0 end fraction end style = 0.004 M/s

5- سرعة استهلاك A = سرعة تكوين C ؛ لأن عدد مولات كل منهما متساوٍ في المعادلة الموزونة.

6- بما أن عدد مولات D في المعادلة الموزونة = عدد مولات C ؛ إذن سرعة تكوين D = 0.004 M/s

 

سؤال 2 :

يبين الجدول الآتي تركيز المادة E مقابل الزمن.

سرعة التفاعل الكيميائي

1- أتوقع: هل المادة E متفاعلة أم ناتجة؟ أفسر ذلك.

2- أحسب سرعة التفاعل.

الحل:

1- المادة E مادة متفاعلة؛ لأن تركيزها يقل بمرور الزمن.

2- أطبق العلاقة:

R = - begin mathsize 20px style fraction numerator increment left square bracket straight E right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end style = - begin mathsize 20px style fraction numerator left square bracket straight E right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket straight E right square bracket subscript 1 over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator negative left parenthesis 0.002 space minus space 0.006 right parenthesis over denominator 9 space minus space 5 end fraction end style = 0.001 M/s

 

سؤال 3 :

في التفاعل الآتي: CO  +  NO2  →  NO  +  CO2

إذا كان تركيز NO يساوي 0.40 M بعد مرور 45 s على بدء التفاعل، ويساوي 0.75 M بعد مرور 80 s على بدئه:

1- أحسب سرعة تكوين NO في الفترة (45 – 80 s).

2- أحسب سرعة استهلاك CO في الفترة (45 – 80 s).

3- أحسب سرعة استهلاك CO إذا كان تركيزه في بداية التفاعل 1.8 x 10-3 M ثم أصبح 1.2 x 10-3 M بعد زمن 20 s .

الحل:

1- أقسم التغير في تركيز NO على التغير في الزمن:

R = begin mathsize 20px style fraction numerator increment left square bracket NO right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator left square bracket NO right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket NO right square bracket subscript 1 over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator 0.75 space minus space 0.40 over denominator 80 space minus space 45 end fraction end style = 0.01 M/s

2- سرعة استهلاك CO = سرعة تكوين NO = 0.01 M/s؛ لأن عدد المولات متساوٍ.

3- أقسم التغير في تركيز CO على التغير في الزمن:

R = - begin mathsize 20px style fraction numerator increment left square bracket CO right square bracket over denominator increment space straight t end fraction end style = - begin mathsize 20px style fraction numerator left square bracket CO right square bracket subscript 2 space minus space left square bracket CO right square bracket subscript 1 over denominator straight t subscript 2 space minus space straight t subscript 1 end fraction end stylebegin mathsize 20px style fraction numerator negative left parenthesis 1.2 space x space 10 to the power of negative 3 end exponent space minus space 1.8 space x space 10 to the power of negative 3 end exponent right parenthesis over denominator 20 space minus space 0 end fraction end style = 3 x 10-5 M/s

سؤال 4 :

الجدول الآتي فيه معلومات للتفاعل الافتراضي: B A → عند درجة حرارة معينة، أدرسه ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه:

1- هل قيمة الزمن (t) أكبر أم أقل أم تساوي (30 s

2- هل قيمة (X) أكبر أم أقل أم تساوي (1 x 10-2

الحل:

1- الزمن (t) أكبر من (30 s).

2- قيمة (X) أقل من (1 x 10-2).

إعداد : شبكة منهاجي التعليمية

22 / 06 / 2023

النقاشات