3. En del reaktioner går snabbt –
andra långsamt
3.1. Hur ändras hastigheten för en reaktion om
a) temperaturen höjs
b) de reagerande ämnenas koncentration ökas?
3.2. a) Vad menas med en katalysator?
b) Ge exempel på reaktioner där en katalysator
deltar.
3.3. Varför går reaktioner där ett fast ämne deltar
snabbare om det fasta ämnet är finpulvriserat än
om det förekommer i bitar?
3.4. Kolmonoxid reagerar med kvävedioxid enligt
formeln
CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g)
a) Reaktionshastigheten ökar när man höjer
kolmonoxidens koncentration. Varför?
b) Alla kollisioner mellan kolmonoxid- och
kvävedioxidmolekyler leder inte till reaktion.
Varför?
3.5. a) Vad menas med ett aktiverat komplex?
b) Vad gäller om energiinnehållet hos ett aktiverat
komplex
3.6. a) Vad menas med aktiveringsenergin för en
reaktion?
b) Vilket samband råder mellan aktiveringsenergi
och reaktionshastighet?
3.7. När man sätter saltsyra till kristaller av
natriumkarbonat utvecklas koldioxid.
a) Skriv formeln för reaktionen.
b) Man utför en serie försök där reaktionsbetingelserna varieras något. Från början använder man
saltsyra som har koncentrationen 2 mol/dm3.
Vilken eller vilka av följande förändringar kommer
att medföra att reaktionshastigheten ökar?
1. Man låter reaktionen ske vid en högre temperatur.
2. Man pulvriserar natriumkloridkristallerna innan
saltsyran sätts till.
3. Man använder i stället saltsyra med koncentrationen 4 mol/dm3.
4. Man sätter till dubbla volymen saltsyra med
koncentrationen 2 mol/dm3.
3.8.* En blandning av a mol kolmonoxid och b mol
kvävedioxid upphettas till en viss temperatur i en
behållare med volymen V dm3. Då sker reaktionen
CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g)
Man bestämmer reaktionshastigheten och finner att
det bildas x mol kvävemonoxid per sekund.
Vad skulle reaktionshastigheten ha varit om man i
stället hade haft a mol kolmonoxid och b mol
kvävedioxid i en behållare med hälften så stor
volym, alltså V/2 dm3?
3.9. Följande diagram visar energiförhållandena
både för reaktionen A + B → C + D och för
reaktionen i motsatt riktning, dvs. för reaktionen
C + D → A + B.
Energi
P
C+D
Q
R
A+B
a) Vilken är aktiveringsenergin för reaktionen
A + B → C + D?
b) Vilken är aktiveringsenergin för reaktionen
C + D → A + B?
c) Vilken är entalpiändringen för reaktionen
A + B → C + D?
d) Är reaktionen A + B → C + D exoterm eller
endoterm?
3.10. Två ämnen, A och B, kan under vissa
förhållanden reagera under bildning av två olika
produkter, C eller D. Följande diagram visar
energiförhållandena för reaktionerna:
Energi
X
Y
C
A+B
D
X och Y är aktiverade komplex. Vilket av ämnena
– C eller D – bildas troligen i störst mängd?
Motivera svaret.
Liber AB. Denna sida får kopieras.
6
3.11. Graferna i följande diagram visar hur energin
ändras när sönderdelningen av ammoniak
NH3 → 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g)
sker genom två olika reaktionsvägar.
kJ
Energi
I
300
II
200
B C D E
100
½ mol N2 + 1½ mol H2
A
0
1 mol NH3
Vilken sträcka i diagrammet representerar
a) entalpiändringen vid sönderdelning av ammoniak
b) den största aktiveringsenergin vid sönderdelning
av ammoniak
c) den minsta aktiveringsenergin för bildandet av
ammoniak enligt formeln
1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) → NH3(g)?
3.12. Väte och fluor reagerar spontant med
varandra:
1/2 H2(g) + 1/2 F2(g) → HF(g)
Energiförhållandena vid reaktionen framgår följande
diagram.
c) Reaktionsentalpin ∆H = –268 kJ per mol H2 som
reagerar.
d) Aktiveringsenergin är 208 kJ per mol vätgas
som reagerar.
e) Aktiveringsenergin för den omvända reaktionen
är 372 kJ per mol vätefluorid som faller sönder.
3.13. Hastigheten för en reaktion uttrycks ofta som
koncentrationsändring per tidsenhet. Om koncentrationen för ett ämne ändras från
0,100 mol/dm3 vid tidpunkten t = 6,0 min till
0,080 mol/dm3 vid t = 10,0 min är reaktionens
medelhastighet i detta tidsintervall
0,100 − 0,080 mol/dm 3
mol/dm 3
= 5,0 ⋅ 10 −3
10,0 − 6,0
min
min
Vid ett tillfälle studerade man hastigheten för
reaktionen
CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) vid 400 oC
Kolmonoxidens koncentration bestämdes vid olika
tidpunkter:
t/s
0
10
20
30
40
[CO]/mol·dm–3 0,100 0,067 0,050 0,040 0,033
Bestäm reaktionens medelhastighet mellan
a) 0 och 10 sekunder
b) 30 och 40 sekunder
3.14.* Vid upphettning av en viss kemisk förening
bildas en gas Y. Grafen i följande diagram visar
gasvolymen som funktion av reaktionstiden.
Volym bildad gas
3
cm
kJ
Energi
30
372
I
Z
25
300
20
268
½ mol H2 + ½ mol F2
II
15
200
X
Y
100
10
5
Reaktionstid
0
0
0
1 mol HF
Vilket av följande påståenden är felaktigt?
a) Reaktionsentalpin per mol bildad vätefluorid
representeras av sträckan x.
b) Reaktionen är exoterm.
Liber AB. Denna sida får kopieras.
2
4
6
8
10
12
14
min
Bestäm reaktionshastigheten 4 minuter efter
reaktionens start? Ange hastigheten i cm3 gas per
minut enligt alternativ a eller b nedan.
a) Beräkna medelhastigheten genom att avläsa
gasvolymerna vid 3 min och 5 min.
b) Använd metoden som visades i uppgift 3.2
sidan 35 i läroboken (dvs. dra tangenten till kurvan
i punkten t = 4 min.)
7
3.15.* En laborant studerade hastigheten för
reaktionen då ett magnesiumband löses i saltsyra:
Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Ett magnesiumband som hade substansmängden
4,0 · 10–3 mol lades i en kolv med 20 cm3
1,00 mol/dm3 HCl. Vätgasen samlades upp i ett
graderat rör och dess volym lästes av vid bestämda
tidpunkter. Tiden, t, räknades från tidpunkten då
reaktionen startade.
t/s
0
30
60
90 120 150 180
3
V/cm 0
30
48
63
73
81
88
Lösningens temperatur hölls konstant. Vätgasens
molvolym kan antas vara 25,0 dm3/mol.
a) Beräkna substansmängden vätgas som bildats
vid tidpunkten 30 sekunder.
b) Vilken var reaktionens medelhastighet, uttryckt
i mol bildad vätgas per sekund, under tiden 0 till
30 sekunder?
c) Vilken var reaktionens medelhastighet under
tiden 60 till 90 sekunder?
d) Vilken var reaktionens medelhastighet under
tiden 120 till 150 sekunder?
e) Ange någon orsak till att reaktionshastigheten
ändrades med tiden.
3.16.* Dikvävepentaoxid sönderdelas spontant
enligt formeln
N2O5(g) → 2NO2(g) + ½O2(g)
Vid ett försök som utfördes vid 45 oC mätte man
koncentrationen för den bildade kvävedioxiden vid
olika tidpunkter och beräknade sedan dikvävepentaoxidens koncentration vid samma tidpunkter.
Följande diagram visar hur pentaoxidens koncentration minskade under försöket:
mol · dm–3
[N2O5]
16 · 10–3
12 · 10–3
8 · 10–3
–3
4 · 10
Tid
0
0
20
40
60
80
min
Bestäm halveringstiden för dikvävepentaoxid,
dvs. den tid som krävs för att substansmängden
dikvävepentaoxid ska minska till hälften. Hos
denna kemiska reaktion är halveringstiden
konstant.
3.17. a) Vad menas med reaktionsmekanismen för
en reaktion?
b) Ammoniak bildas av vätgas och kvävgas enligt
formeln 3H2 + N2 → 2NH3
Är det troligt att denna reaktionsformel beskriver
reaktionsmekanismen? Motivera svaret.
Liber AB. Denna sida får kopieras.
8