تعيين رتبة التفاعل لتفاعل يشتمل على أكثر من مادة متفاعلة

تعيين رتبة التفاعل لتفاعل يشتمل على أكثر من مادة متفاعلة

سؤال 1 :

يتفاعل ثاني أكسيد النيتروجين NO2 مع حمض الهيدروكلوريك HCl ، وفق معادلة التفاعل الآتية:

NO2(g) + 2HCl(g)  →  NO(g) + H2O(g) + Cl2(g)

أجريت ثلاث تجارب بتراكيز مختلفة عند درجة حرارة ثابتة؛ وجرى حساب سرعة التفاعل الابتدائية لكل تجربة، وسجلت النتائج؛ فكانت كما تظهر في الجدول الآتي:

 

1- أكتب قانون سرعة التفاعل العام.

قانون سرعة التفاعل العام:

R = k [NO2]x [HCl]y

2- أستنتج رتبة المادة المتفاعلةNO2  .

لتحديد رتبة التفاعل بالنسبة للمادة NO2 ؛ أقارن بين تركيز NO2 وسرعة التفاعل في التجربتين (1) و (2) عند ثبات تركيز HCl ، حيث ألاحظ أن تركيز NO2 تضاعف مرتين:

0.60.3 = 2 

وفي المقابل تضاعفت السرعة مرتين:

2.8 x 10-31.4 x 10-3 = 2 

وعليه فإن رتبة المادة المتفاعلة NO2 هي الرتبة الأولى (1).

أو يمكن أن نقسم التجربة رقم (2) على التجربة رقم (1):

R2R1 =  k [NO2]x [HCl]yk [NO2]x [HCl]y 

وباختصار قيمة ثابت السرعة k وتركيز HCl لأنهما ثابتان تصبح العلاقة:

R2R1 =  [NO2]x [NO2]x  

2.8 x 10-31.4 x 10-3 =  [0.6]x [0.3]x  

2 = (2)x  ⇒  x = 1

3- أستنتج رتبة المادة المتفاعلة HCl .

لتحديد رتبة التفاعل بالنسبة للمادة HCl ؛ أقارن بين تركيز HCl وسرعة التفاعل في التجربتين (1) و (3) عند ثبات تركيز NO2 ، حيث ألاحظ أن تركيز HCl تضاعف مرتين:

0.60.3 = 2 

وفي المقابل تضاعفت السرعة مرتين:

2.8 x 10-31.4 x 10-3 = 2 

وعليه فإن رتبة المادة المتفاعلة HCl هي الرتبة الأولى (1).

أو يمكن أن نقسم التجربة رقم (3) على التجربة رقم (1):

R3R1 =  k [NO2]x [HCl]yk [NO2]x [HCl]y 

R3R1 =  [HCl]y [HCl]y  

2.8 x 10-31.4 x 10-3 =  [0.6]y [0.3]y  

2 = (2)y  ⇒  y = 1

4- أستنتج قانون السرعة لهذا التفاعل.

قانون السرعة لهذا التفاعل:

R = k [NO2]1 [HCl]1

5- أحسب قيمة ثابت سرعة التفاعل k ، وأحدد وحدته.

لحساب قيمة ثابت السرعة k نعوّض قيم التركيز والسرعة في إحدى التجارب الواردة في الجدول، فمثلاً يمكن تعويض القيم الواردة في الجدول والخاصة بالتجربة رقم (1):

R = k [NO2]1 [HCl]1

1.4 x 10-3 = k [0.3]1 [0.3]1

k = 1.55 x 10-2 M-1.s-1

6- أحسب سرعة التفاعل عندما يكون 0.1 M = [NO2] = [HCl]

R = k [NO2]1 [HCl]1

R = 1.55 x 10-2 [0.1]1 [0.1]1

R = 1.55 x 10-4

 

سؤال 2 :

يتفاعل غاز أحادي أكسيد النيتروجين NO مع غاز الأكسجين O2 ، مكوناً غاز ثاني أكسيد النيتروجين NO2 ، وفق معادلة التفاعل الآتية:

2NO(g) + O2(g)  →  2NO2(g)

وبقياس سرعة التفاعل الابتدائية عند تراكيز ابتدائية مختلفة من NO و O2 ؛ سجلت النتائج كما يظهر في الجدول الآتي:

تحديد رتبة التفاعل

أستعين بنتائج هذه التجارب في تحديد رتبة التفاعل بالنسبة لكل من أحادي أكسيد النيتروجين والأكسجين.

 

الحل:

لتحديد رتبة التفاعل بالنسبة للمادة NO ؛ أقارن بين تركيز NO وسرعة التفاعل في التجربتين (1) و (2) عند ثبات تركيز O2 ، حيث ألاحظ أن تركيز NO تضاعف مرتين:

2 x 10-11 x 10-1 = 2 

وفي المقابل تضاعفت السرعة (4) مرات:

2.8 x 10-17 x 10-2 = 4

وعليه فإن رتبة المادة المتفاعلة NO هي الرتبة الثانية (2).

أو يمكن أن نقسم التجربة رقم (2) على التجربة رقم (1):

 k [NO]x [O2]yk [NO]x [O2]y  = R2R1 

 وباختصار قيمة ثابت السرعة k وتركيز O2 لأنهما ثابتان تصبح العلاقة:

R2R1 =  [NO]x [NO]x  

2.8 x 10-17 x 10-2 =  [0.2]x [0.1]x  

4 = (2)x  ⇒  x = 2

لتحديد رتبة التفاعل بالنسبة للمادة O2 ؛ أقارن بين تركيز O2 وسرعة التفاعل في التجربتين (1) و (3) عند ثبات تركيز NO ، حيث ألاحظ أن تركيز O2 تضاعف مرتين:

4 x 10-12 x 10-1 = 2 

وفي المقابل تضاعفت السرعة مرتين:

1.4 x 10-17 x 10-2 = 2 

وعليه فإن رتبة المادة المتفاعلة O2 هي الرتبة الأولى (1).

أو يمكن أن نقسم التجربة رقم (3) على التجربة رقم (1):

 k [NO]x [O2]yk [NO]x [O2]y  = R3R1 

وباختصار قيمة ثابت السرعة k وتركيز NO لأنهما ثابتان تصبح العلاقة:

R3R1 =  [O2]y [O2]y  

2.8 x 10-11.4 x 10-1 =  [0.6]y [0.3]y  

2 = (2)y  ⇒  y = 2

 

إعداد : شبكة منهاجي التعليمية

22 / 06 / 2023

النقاشات