12.12: Mazoezi

Viwango vya mmenyuko wa kemikali 12.1

1.

Ni tofauti gani kati ya kiwango cha wastani, kiwango cha awali, na kiwango cha instantaneous?

2.

Ozone hutengana na oksijeni kulingana na equation${\text{2O}}_3(g)⟶{\text{3O}}_2(g).$Andika equation inayohusiana na maneno ya kiwango cha mmenyuko huu kwa suala la kutoweka kwa O ₃ na kuundwa kwa oksijeni.

3.

Katika sekta ya nyuklia, trifluoride ya klorini hutumiwa kuandaa hexafluoride ya uranium, kiwanja kikubwa cha uranium kinachotumiwa katika kutenganishwa kwa isotopu za uranium. Chlorini trifluoride imeandaliwa na mmenyuko${\text{Cl}}_2(g)+{\text{3F}}_2(g)⟶{\text{2cLF}}_3(g).$Andika equation inayohusiana na maneno ya kiwango cha mmenyuko huu kwa suala la kutoweka kwa Cl _{2 na F 2} na malezi ya ClF ₃.

4.

Utafiti wa kiwango cha dimerization ya C ₄ H ₆ alitoa data iliyoonyeshwa katika meza:
${\text{2C}}_4{\text{H}}_6⟶{\text{C}}_8{\text{H}}_{12}$

Muda (s)	0	1600	3200	4800	6200
[C 4 H 6] (M)	1.00$\times$^10-2	5.04$\times$^10-3	3.37$\times$^10-3	2.53$\times$^10-3	2.08$\times$^10-3

(a) Kuamua kiwango cha wastani cha dimerization kati ya 0 s na 1600 s, na kati ya 1600 s na 3200 s.

(b) Tathmini ya kiwango cha mara moja cha dimerization saa 3200 s kutoka grafu ya muda dhidi ya [C ₄ H ₆]. Je, ni vitengo vya kiwango hiki?

(c) Kuamua kiwango cha wastani cha malezi ya C ₈ H ₁₂ saa 1600 s na kiwango cha malezi ya mara moja kwa 3200 s kutoka viwango vilivyopatikana katika sehemu (a) na (b).

5.

Utafiti wa kiwango cha mmenyuko uliowakilishwa kama$2A⟶B$alitoa data zifuatazo:

Muda (s)	0.0	5.0	10.0	15.0	20.0	25.0	35.0
[A] (M)	1.00	0.775	0.625	0.465	0.360	0.285	0.230

(a) Kuamua kiwango cha wastani cha kutoweka kwa A kati ya 0.0 s na 10.0 s, na kati ya 10.0 s na 20.0 s.

(b) Tathmini kiwango cha papo hapo cha kutoweka kwa A saa 15.0 s kutoka kwenye grafu ya muda dhidi ya [A]. Je, ni vitengo vya kiwango hiki?

(c) Tumia viwango vilivyopatikana katika sehemu (a) na (b) kuamua kiwango cha wastani cha malezi ya B kati ya 0.00 s na 10.0 s, na kiwango cha instantaneous cha malezi ya B saa 15.0 s.

6.

Fikiria majibu yafuatayo katika suluhisho la maji:
${\text{5Br}}^{\text{-}}(\mathit{\text{aq}})+{\text{Bro}}_3{}^{\text{-}}(\mathit{\text{aq}})+{\text{SAA 6}}^{\text{+}}(\mathit{\text{aq}})⟶{\text{3Br}}_2(\mathit{\text{aq}})+{\text{3H}}_2\text{O (}l)$

Ikiwa kiwango cha kutoweka kwa Br ^— (aq) kwa wakati fulani wakati wa majibu ni 3.5$\times$10 ^-4 mol L ^{-1 s -1}, ni kiwango gani cha kuonekana kwa Br ₂ (aq) wakati huo?

Mambo ya 12.2 yanayoathiri Viwango vya Majibu

7.

Eleza athari za kila moja ya yafuatayo juu ya kiwango cha mmenyuko wa chuma cha magnesiamu na suluhisho la asidi hidrokloriki: molarity ya asidi hidrokloriki, joto la suluhisho, na ukubwa wa vipande vya magnesiamu.

8.

Eleza kwa nini yai hupika polepole zaidi katika maji ya moto huko Denver kuliko huko New York City. (Kidokezo: Fikiria athari za joto juu ya kiwango cha mmenyuko na athari za shinikizo kwenye kiwango cha kuchemsha.)

9.

Nenda kwenye Phet Reactions & Viwango vya maingiliano. Tumia kichupo cha Mgongano wa Single ili kuwakilisha jinsi mgongano kati ya oksijeni ya monatomiki (O) na monoxide ya kaboni (CO) husababisha kuvunja dhamana moja na kuundwa kwa mwingine. Piga nyuma kwenye plunger nyekundu ili uondoe atomi na uangalie matokeo. Kisha, bofya “Reload Launcher” na ubadilishe “Angled risasi” ili uone tofauti.

(a) Ni nini kinachotokea wakati angle ya mgongano inabadilishwa?

(b) Eleza jinsi hii ni muhimu kwa kiwango cha majibu.

10.

Katika maingiliano ya Phet Reactions & Rates, tumia kichupo cha “Migongano Mingi” kuchunguza jinsi atomi na molekuli nyingi zinavyoingiliana chini ya hali tofauti. Chagua molekuli ya kupiga ndani ya chumba. Weka joto la awali na uchague kiasi cha sasa cha kila reactant. Chagua “Onyesha vifungo” chini ya Chaguzi. Je! Kiwango cha mmenyuko kinaathiriwa na ukolezi na joto?

11.

Katika Maingiliano ya Phet & Viwango vya maingiliano, kwenye kichupo cha Migongano Mingi, weka simulation na molekuli 15 za A na molekuli 10 za BC. Chagua “Onyesha vifungo” chini ya Chaguzi.

(a) Acha Joto la awali kwenye mipangilio ya default. Angalia majibu. Je! Kiwango cha majibu ya haraka au polepole?

(b) Bonyeza “Pause” halafu “Weka upya Wote,” halafu uingie molekuli 15 za A na molekuli 10 za BC mara nyingine tena. Chagua “Onyesha vifungo” chini ya Chaguzi. Wakati huu, ongezeko la joto la awali mpaka, kwenye grafu, mstari wa wastani wa nishati ni juu kabisa ya nguvu ya nishati. Eleza kinachotokea kwa majibu.

Sheria za Kiwango cha 12.3

12.

Je! Kiwango cha mmenyuko na kiwango chake cha mara kwa mara hutofautiana?

13.

Kuongezeka mara mbili mkusanyiko wa reactant huongeza kiwango cha mmenyuko mara nne. Kwa ujuzi huu, jibu maswali yafuatayo:

(a) Je, ni utaratibu gani wa majibu kwa heshima na mtendaji huo?

(b) Kupunguza mkusanyiko wa reactant tofauti huongeza kiwango cha mmenyuko mara tatu. Je, ni utaratibu gani wa mmenyuko kwa heshima na mtendaji huo?

14.

Kupunguza mara tatu ya mkusanyiko wa reactant huongeza kiwango cha mmenyuko mara tisa. Kwa ujuzi huu, jibu maswali yafuatayo:

(a) Je, ni utaratibu gani wa majibu kwa heshima na mtendaji huo?

(b) Kuongezeka kwa mkusanyiko wa reactant kwa sababu ya ongezeko nne kiwango cha mmenyuko mara nne. Je, ni utaratibu gani wa mmenyuko kwa heshima na mtendaji huo?

15.

Kiwango cha mmenyuko kinabadilikaje kwa mchakato:$\text{USHIRIKIANO (}g)+{\text{HAPANA}}_2(g)⟶{\text{USHIRIKIANO}}_2(g)+\text{HAPANA (}g)$kama sheria ya kiwango cha majibu ni$\text{kiwango}=k{\left[{\text{HAPANA}}_2\right]}^2?$

(a) Kupunguza shinikizo la NO ₂ kutoka 0.50 atm hadi 0.250 atm.

(b) Kuongezeka kwa mkusanyiko wa CO kutoka 0.01 M hadi 0.03 M.

16.

Kila moja ya yafuatayo itaathiri kiwango cha majibu:$\text{USHIRIKIANO (}g)+{\text{HAPANA}}_2(g)⟶{\text{USHIRIKIANO}}_2(g)+\text{HAPANA (}g)$kama sheria ya kiwango cha majibu ni$\text{kiwango}=k\left[{\text{HAPANA}}_2\right]\left[\text{USHIRIKIANO}\right]$?

(a) Kuongezeka kwa shinikizo la NO ₂ kutoka 0.1 atm hadi 0.3 atm

(b) Kuongezeka kwa mkusanyiko wa CO kutoka 0.02 M hadi 0.06 M.

17.

Ndege za mara kwa mara za ndege za supersonic katika stratosphere zina wasiwasi kwa sababu ndege hiyo huzalisha oksidi ya nitriki, NO, kama matokeo katika kutolea nje kwa inji zao. Oxydi ya nitriki humenyuka na ozoni, na imependekezwa kuwa hii inaweza kuchangia kupungua kwa safu ya ozoni. Mitikio$\text{HAPANA}+{\text{O}}_3⟶{\text{HAPANA}}_2+{\text{O}}_2$ni utaratibu wa kwanza kwa heshima na wote NO na O ₃ na kiwango cha mara kwa mara ya 2.20$\times$10 ⁷ L/mol/s. kiwango cha instantaneous ya kutoweka kwa NO wakati [NO] = 3.3$\times$10 ^-6 M na [O ₃] = 5.9$\times$10 ^-7 M?

18.

Fosforasi ya mionzi hutumiwa katika utafiti wa mifumo ya mmenyuko wa biochemical kwa sababu atomi za fosforasi ni sehemu za molekuli nyingi Eneo la fosforasi (na eneo la molekuli linalofungwa) linaweza kuonekana kutoka kwa elektroni (chembe za beta) zinazozalisha:
${}_{\text{15}}^{\text{32}}\text{P}⟶{}_{16}^{32}\text{S}+{\text{e}}^{-}$
kiwango = 4.85$\times$^10-2${\text{siku}}^{-1}\left[{}^{32}\text{P}\right]$

Je, ni kiwango cha instantaneous cha uzalishaji wa elektroni katika sampuli na mkusanyiko wa phosphorus ya 0.0033 M?

19.

Kiwango cha mara kwa mara kwa kuoza kwa mionzi ya ¹⁴ C ni 1.21$\times$Mwaka ^{wa 10 —4 -1}. Bidhaa za kuoza ni atomi za nitrojeni na elektroni (chembe za beta):
${}_6^{14}\text{C}⟶{}_7^{14}\text{N}+{\text{e}}^{-}$
$\text{kiwango}=k\left[{}_6^{14}\text{C}\right]$

Ni kiwango gani cha instantaneous cha uzalishaji wa atomi za N katika sampuli na maudhui ya kaboni-14 ya 6.5$\times$10 ^-9 M?

20.

Uharibifu wa acetaldehyde ni mmenyuko wa pili wa utaratibu na kiwango cha mara kwa mara cha 4.71$\times$10 ^—8 L ^{mol-1 s -1}. Je, ni kiwango cha instantaneous cha kuharibika kwa acetaldehyde katika suluhisho na mkusanyiko wa 5.55$\times$10 ^-4 M?

21.

Pombe huondolewa kwenye damu kwa mfululizo wa athari za kimetaboliki. Mmenyuko wa kwanza hutoa acetaldehyde; basi bidhaa nyingine zinaundwa. Takwimu zifuatazo zimedhamiriwa kwa kiwango ambacho pombe huondolewa kwenye damu ya mwanamume wastani, ingawa viwango vya mtu binafsi vinaweza kutofautiana kwa 25-30%. Wanawake metabolize pombe polepole zaidi kuliko wanaume:

[C 2 H 5 OH] (M)	4.4$\times$^10-2	3.3$\times$^10-2	2.2$\times$^10-2
Kiwango (^mol L -1 ^h -1)	2.0$\times$^10-2	2.0$\times$^10-2	2.0$\times$^10-2

Kuamua sheria ya kiwango, kiwango cha mara kwa mara, na utaratibu wa jumla wa majibu haya.

22.

Chini ya hali fulani uharibifu wa amonia kwenye uso wa chuma hutoa data zifuatazo:

[NH 3] (M)	1.0$\times$^10-3	2.0$\times$^10-3	3.0$\times$^10-3
Kiwango (^mol L -1 ^h -1)	1.5$\times$10 ^-6	1.5$\times$10 ^-6	1.5$\times$10 ^-6

Kuamua sheria ya kiwango, kiwango cha mara kwa mara, na utaratibu wa jumla wa majibu haya.

23.

Nitrosyl kloridi, NoCl, hutengana na NO na Cl ₂.
$\text{2nocl (}g)⟶\text{2HAKUNA (}g)+{\text{Cl}}_2(g)$

Kuamua sheria ya kiwango, kiwango cha mara kwa mara, na utaratibu wa jumla wa majibu haya kutoka kwa data zifuatazo:

[NoCl] (M)	0.10	0.20	0.30
Kiwango (^mol L -1 ^h -1)	8.0$\times$10 ^-10	3.2$\times$^10-9	7.2$\times$^10-9

24.

Kutoka data zifuatazo, tambua sheria ya kiwango, kiwango cha mara kwa mara, na utaratibu kwa heshima ya A kwa majibu$A⟶2C.$

[A] (M)	1.33$\times$^10-2	2.66$\times$^10-2	3.99$\times$^10-2
Kiwango (^mol L -1 ^h -1)	3.80$\times$10 ^-7	1.52$\times$10 ^-6	3.42$\times$10 ^-6

25.

Monoxide ya nitrojeni humenyuka na klorini kulingana na equation:
$\text{2HAKUNA (}g)+{\text{Cl}}_2(g)⟶\text{2nocl (}g)$

Viwango vya awali vya majibu yameonekana kwa viwango fulani vya reactant:

[HAPANA] (Mol/L)	[Cl 2] (mol/L)	Kiwango (^mol L -1 ^h -1)
0.50	0.50	1.14
1.00	0.50	4.56
1.00	1.00	9.12

Sheria ya kiwango ni nini kinachoelezea utegemezi wa kiwango cha juu ya viwango vya NO na Cl ₂? Kiwango cha mara kwa mara ni nini? Je, ni amri gani kwa heshima kwa kila reactant?

26.

Hidrojeni humenyuka na monoksidi nitrojeni kuunda monoksidi ya dinitrojeni (gesi ya kucheka) kadiri ya mlinganyo${\text{H}}_2(g)+\text{2HAKUNA (}g)⟶{\text{N}}_2\text{O (}g)+{\text{H}}_2\text{O (}g)$

Kuamua kiwango cha sheria, kiwango cha mara kwa mara, na amri kwa heshima kwa kila reactant kutoka data zifuatazo:

[HAPANA] (M)	0.30	0.60	0.60
[H 2] (M)	0.35	0.35	0.70
Kiwango (^mol L -1 ^s -1)	2.835$\times$^10-3	1.134$\times$^10-2	2.268$\times$^10-2

27.

Kwa majibu$A⟶B+C,$data zifuatazo zilipatikana saa 30 °C:

[A] (M)	0.230	0.356	0.557
Kiwango (^mol L -1 ^s -1)	4.17$\times$^10-4	9.99$\times$^10-4	2.44$\times$^10-3

(a) Je, ni utaratibu gani wa majibu kwa heshima na [A], na sheria ya kiwango ni nini?

(b) Kiwango cha mara kwa mara ni nini?

28.

Kwa majibu$Q⟶W+X,$data zifuatazo zilipatikana saa 30 °C:

[Q] awali (M)	0.170	0.212	0.357
Kiwango (^mol L -1 ^s -1)	6.68$\times$^10-3	1.04$\times$^10-2	2.94$\times$^10-2

(a) Je, ni utaratibu gani wa majibu kwa heshima na [Q], na sheria ya kiwango ni nini?

(b) Kiwango cha mara kwa mara ni nini?

29.

Kiwango cha mara kwa mara kwa utengano wa kwanza katika 45° C ya pentoxide ya dinitrojeni, N ₂ O ₅, kufutwa katika chloroform, ChCl ₃, ni 6.2$\times$10 ^{-4 min -1}.
${\text{2N}}_2{\text{O}}_5⟶{\text{4HAKUNA}}_2+{\text{O}}_2$

Je, ni kiwango gani cha mmenyuko wakati [N ₂ O ₅] = 0.40 M?

30.

Uzalishaji wa kila mwaka wa HNO ₃ katika 2013 ulikuwa tani milioni 60 Zaidi ya hayo iliandaliwa na mlolongo wa athari zifuatazo, kila kukimbia katika chombo tofauti majibu.

(a)${\text{4NH}}_3(g)+{\text{5O}}_2(g)⟶\text{4HAKUNA (}g)+{\text{SAA 6}}_2\text{O (}g)$

(b)$\text{2HAKUNA (}g)+{\text{O}}_2(g)⟶{\text{2HAKUNA}}_2(g)$

(c)${\text{3HAKUNA}}_2(g)+{\text{H}}_2\text{O (}l)⟶{\text{2HAKUNA}}_3(aq)+\text{HAPANA (}g)$

Mmenyuko wa kwanza unatekelezwa na kuchomwa amonia katika hewa juu ya kichocheo cha platinamu. Majibu haya ni ya haraka. Majibu katika equation (c) pia ni ya haraka. Mmenyuko wa pili hupunguza kiwango ambacho asidi ya nitriki inaweza kuandaliwa kutoka kwa amonia. Ikiwa equation (b) ni utaratibu wa pili katika NO na utaratibu wa kwanza katika O ₂, ni kiwango gani cha malezi ya NO ₂ wakati mkusanyiko wa oksijeni ni 0.50 M na mkusanyiko wa oksidi ya nitriki ni 0.75 M? Kiwango cha mara kwa mara kwa majibu ni 5.8$\times$10 ^—6 L ^{2 mol-2 s -1}.

31.

Takwimu zifuatazo zimewekwa kwa majibu:
${\text{I}}^{\text{-}}+{\text{Col}}^{\text{-}}⟶{\text{IO}}^{\text{-}}+{\text{Cl}}^{\text{-}}$

	1	2	3
${[{\text{I}}^{\text{-}}]}_{\text{awali}}$(M)	0.10	0.20	0.30
${[{\text{Col}}^{\text{-}}]}_{\text{awali}}$(M)	0.050	0.050	0.010
Kiwango (^mol L -1 ^s -1)	3.05$\times$^10-4	6.20$\times$^10-4	1.83$\times$^10-4

Kuamua sheria ya kiwango na kiwango cha mara kwa mara kwa majibu haya.

12.4 Sheria za Kiwango cha Jumuishi

32.

Eleza jinsi mbinu za kielelezo zinaweza kutumiwa kuamua utaratibu wa mmenyuko na kiwango chake cha mara kwa mara kutoka kwa mfululizo wa data inayojumuisha mkusanyiko wa A kwa nyakati tofauti.

33.

Tumia data iliyotolewa kwa graphically kuamua utaratibu na kiwango cha mara kwa mara ya majibu yafuatayo:${\text{KWA HIVYO}}_2{\text{Cl}}_2⟶{\text{KWA HIVYO}}_2+{\text{Cl}}_2$

Muda (s)	0	5.00$\times$10 ^3	1.00$\times$10 ^4	1.50$\times$10 ^4
[SO 2 Cl 2] (M)	0.100	0.0896	0.0802	0.0719
Muda (s)	2.50$\times$10 ^4	3.00$\times$10 ^4	4.00$\times$10 ^4
[SO 2 Cl 2] (M)	0.0577	0.0517	0.0415

34.

Ozoni safi hutengana polepole kwa oksijeni,${\text{2O}}_3(g)⟶{\text{3O}}_2(g).$Tumia data iliyotolewa kwa njia ya kielelezo na ueleze utaratibu na kiwango cha mara kwa mara cha majibu.

Muda (h)	0	2.0$\times$10 ^3	7.6$\times$10 ^3	1.00$\times$10 ^4
[O 3] (M)	1.00$\times$10 ^-5	4.98$\times$10 ^-6	2.07$\times$10 ^-6	1.66$\times$10 ^-6
Muda (h)	1.23$\times$10 ^4	1.43$\times$10 ^4	1.70$\times$10 ^4
[O 3] (M)	1.39$\times$10 ^-6	1.22$\times$10 ^-6	1.05$\times$10 ^-6

35.

Kutoka kwa data iliyotolewa, tumia njia ya kielelezo ili kuamua utaratibu na kiwango cha mara kwa mara cha majibu yafuatayo:
$2X⟶Y+Z$

Muda (s)	5.0	10.0	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0	40.0
[X] (M)	0.0990	0.0497	0.0332	0.0249	0.0200	0.0166	0.0143	0.0125

36.

Je! Nusu ya nusu ya maisha ya kuoza kwa kwanza ya fosforasi-32?$({}_{15}^{32}\text{P}⟶{}_{16}^{32}\text{S}+{\text{e}}^{-})$Kiwango cha mara kwa mara kwa kuoza ni 4.85$\times$Siku ^{ya 10 -2 -1}.

37.

Je! Nusu ya nusu ya maisha ya kuoza kwa kwanza ya kaboni-14?$({}_6^{14}\text{C}⟶{}_7^{14}\text{N}+{\text{e}}^{-})$Kiwango cha mara kwa mara kwa kuoza ni 1.21$\times$Mwaka ^{wa 10 —4 -1}.

38.

Nusu ya nusu ya maisha ya kuharibika kwa NoCl wakati mkusanyiko wa NoCl ni 0.15 M? Kiwango cha mara kwa mara kwa mmenyuko huu wa pili ni 8.0$\times$10 ^—8 L ^{mol-1 s -1}.

39.

Nini nusu ya maisha kwa kuharibika kwa O ₃ wakati mkusanyiko wa O ₃ ni 2.35$\times$10 ^-6 M? Kiwango cha mara kwa mara kwa mmenyuko huu wa pili ni 50.4 ^{L mol -1 h -1}.

40.

Majibu ya kiwanja A kutoa misombo C na D ilionekana kuwa ya pili katika A. Kiwango cha mara kwa mara kwa mmenyuko kiliamua kuwa 2.42 L ^{mol -1 s -1}. Ikiwa mkusanyiko wa awali ni 0.500 mol/L, thamani ya t _1/2 ni nini?

41.

Maisha ya nusu ya mmenyuko wa kiwanja A kutoa misombo D na E ni 8.50 min wakati mkusanyiko wa awali wa A ni 0.150 M. itachukua muda gani kwa mkusanyiko kushuka kwa 0.0300 M ikiwa mmenyuko ni (a) utaratibu wa kwanza kuhusiana na A au (b) utaratibu wa pili kwa heshima na A?

42.

Baadhi ya bakteria ni sugu kwa penicillin antibiotic kwa sababu kuzalisha penicillinase, enzyme na uzito Masi ya 3$\times$10 ⁴ g/mol ambayo inabadilisha penicillin katika molekuli inaktiv. Ingawa kinetiki ya athari za kichocheo cha enzyme zinaweza kuwa ngumu, kwa viwango vya chini mmenyuko huu unaweza kuelezewa na sheria ya kiwango ambacho ni amri ya kwanza katika kichocheo (penicillinase) na ambayo pia inahusisha mkusanyiko wa penicillin. Kutoka data zifuatazo: 1.0 L ya suluhisho iliyo na 0.15 μg (0.15$\times$10 ^-6 g) ya penicillinase, kuamua utaratibu wa mmenyuko kwa heshima na penicillin na thamani ya kiwango cha mara kwa mara.

[Penicillin] (M)	Kiwango (^mol L -1 ^min -1)
2.0$\times$10 ^-6	1.0$\times$10 ^-10
3.0$\times$10 ^-6	1.5$\times$10 ^-10
4.0$\times$10 ^-6	2.0$\times$10 ^-10

43.

Wote technetium-99 na thallium-201 hutumiwa kutengeneza misuli ya moyo kwa wagonjwa walio na matatizo ya moyo ya watuhumiwa. Nusu ya maisha ni 6 h na 73 h, kwa mtiririko huo. Ni asilimia gani ya mionzi itabaki kwa kila isotopu baada ya siku 2 (48 h)?

44.

Kuna molekuli mbili na formula C ₃ H ₆. Propene,${\text{CH}}_3\text{CH}={\text{CH}}_2,$ni monoma ya polymer polypropen, ambayo hutumiwa kwa mazulia ya ndani ya nje. Cyclopropane hutumiwa kama anesthetic:

Wakati joto hadi 499 °C, cyclopropane rearranges (isomerizes) na huunda propene yenye kiwango cha mara kwa mara ya
5.95$\times$10 ^{—4 s -1}. Nusu ya maisha ya mmenyuko huu ni nini? Ni sehemu gani ya cyclopropane iliyobaki baada ya 0.75 h saa 499 °C?

45.

Fluorine-18 ni isotopu ya mionzi inayooza kwa chafu ya positroni ili kuunda oksijeni-18 yenye nusu ya maisha ya dakika 109.7. (Positron ni chembe yenye wingi wa elektroni na kitengo kimoja cha malipo mazuri; equation ni${}_9^{18}\text{F}⟶{}_8^{18}\text{O}+{}_{\mathrm{+1}}^0\text{e})$ Waganga hutumia ¹⁸ F kujifunza ubongo kwa kuingiza kiasi cha glucose iliyobadilishwa na fluoro-ndani ya damu ya mgonjwa. Glucose hujilimbikiza katika mikoa ambapo ubongo ni kazi na inahitaji chakula.

(a) Ni kiwango gani cha mara kwa mara kwa uharibifu wa fluorine-18?

(b) Ikiwa sampuli ya glucose iliyo na mionzi ya fluorine-18 inakabiliwa ndani ya damu, ni asilimia gani ya radioactivity itabaki baada ya 5.59 h?

(c) Inachukua muda gani kwa 99.99% ya ¹⁸ F kuoza?

46.

Tuseme kwamba nusu ya maisha ya steroids zilizochukuliwa na mwanariadha ni siku 42. Kutokana kwamba steroids biodegrade na mchakato wa kwanza ili, muda gani itachukua kwa$\frac{1}{64}$ya dozi ya awali ya kubaki katika mwili wa mwanariadha?

47.

Hivi karibuni, mifupa ya Mfalme Richard III ilipatikana chini ya kura ya maegesho nchini Uingereza. Ikiwa sampuli za tishu kutoka mifupa zina karibu 93.79% ya kaboni-14 inavyotarajiwa katika tishu zilizo hai, Mfalme Richard III alikufa mwaka gani? Maisha ya nusu ya kaboni-14 ni miaka 5730.

48.

Nitroglycerine ni kulipuka sana nyeti. Katika mfululizo wa majaribio yaliyodhibitiwa kwa makini, sampuli za mlipuko zilichomwa moto hadi 160 °C na utengano wao wa kwanza ulijifunza. Tambua kiwango cha wastani cha kiwango cha kila jaribio kwa kutumia data zifuatazo:

Awali [C 3 H 5 N 3 O 9] (M)	4.88	3.52	2.29	1.81	5.33	4.05	2.95	1.72
(s)	300	300	300	300	180	180	180	180
% Imegomolewa	52.0	52.9	53.2	53.9	34.6	35.9	36.0	35.4

49.

Kwa kipindi cha miaka 10, hydrocarbon isokefu 1,3-butadiene$({\text{CH}}_{\text{2}}=\text{CH}—\text{CH}={\text{CH}}_2)$ina nafasi ya 38 kati ya kemikali 50 za juu za viwanda. Inatumiwa hasa kwa ajili ya utengenezaji wa mpira wa synthetic. Isoma ipo pia kama cyclobutene:

Isomerization ya cyclobutene kwa butadiene ni ya kwanza ili na kiwango cha mara kwa mara imekuwa kipimo kama 2.0$\times$10 ^-4 s ^-1 saa 150 °C katika chupa 0.53-L. Kuamua shinikizo la sehemu ya cyclobutene na ukolezi wake baada ya dakika 30.0 ikiwa mmenyuko wa isomerization unafanywa saa 150 °C na shinikizo la awali la 55 torr.

Nadharia ya Mgongano

50.

Athari za kemikali hutokea wakati majibu yanapogongana. Ni mambo mawili ambayo yanaweza kuzuia mgongano kutoka kuzalisha mmenyuko wa kemikali?

51.

Wakati kila mgongano kati ya majibu husababisha mmenyuko, ni nini kinachoamua kiwango ambacho mmenyuko hutokea?

52.

Nishati ya uanzishaji wa mmenyuko ni nini, na nishati hii inahusianaje na tata iliyoamilishwa ya mmenyuko?

53.

Akaunti kwa uhusiano kati ya kiwango cha mmenyuko na nishati yake ya uanzishaji.

54.

Eleza jinsi mbinu za kielelezo zinaweza kutumiwa kuamua nishati ya uanzishaji wa mmenyuko kutoka kwa mfululizo wa data ambayo inajumuisha kiwango cha majibu kwa joto tofauti.

55.

Je, ongezeko la joto linaathirije kiwango cha majibu? Eleza athari hii kwa suala la nadharia ya mgongano wa kiwango cha majibu.

56.

Kiwango cha mmenyuko fulani mara mbili kwa kila 10 °C kupanda kwa halijoto.

(a) Je, mmenyuko unaendelea kwa kasi kiasi gani katika 45 °C kuliko saa 25 °C?

(b) Je, mmenyuko unaendelea kwa kasi kiasi gani katika 95 °C kuliko saa 25 °C?

57.

Katika jaribio, sampuli ya NaClo ₃ ilikuwa 90% iliyoharibiwa katika dakika 48. Takriban muda gani utengano huu umechukua kama sampuli ingekuwa imechomwa moto 20 °C juu? (Kidokezo: Fikiria kiwango cha mara mbili kwa kila kupanda kwa joto la 10 °C.)

58.

Kiwango cha mara kwa mara saa 325 °C kwa mmenyuko wa kuharibika${\text{C}}_4{\text{H}}_8⟶{2\text{C}}_2{\text{H}}_4$ni 6.1$\times$10 ^-8 s ^-1, na nishati ya uanzishaji ni 261 kJ kwa mole ya C ₄ H ₈. Kuamua sababu ya mzunguko wa majibu.

59.

Kiwango cha mara kwa mara kwa kuharibika kwa acetaldehyde, CH ₃ CHO, kwa methane, CH ₄, na monoxide ya kaboni, CO, katika awamu ya gesi ni 1.1$\times$10 ^-2 L mol ^{-1 s -1} saa 703 K na 4.95 L mol ^{-1 s -1} saa 865 K. Kuamua uanzishaji nishati kwa ajili ya kuharibika hii.

60.

Kiwango cha juu cha phosphatase ya alkali ya enzyme (ALP) katika seramu ya binadamu ni dalili ya ugonjwa wa ini au mfupa iwezekanavyo. Kiwango cha serum ALP ni cha chini sana kwamba ni vigumu sana kupima moja kwa moja. Hata hivyo, ALP huchochea athari kadhaa, na ukolezi wake wa jamaa unaweza kuamua kwa kupima kiwango cha mojawapo ya athari hizi chini ya hali ya kudhibitiwa. Moja ya majibu hayo ni uongofu wa p-nitrophenyl phosphate (PNPP) kwa p-nitrophenoxide ion (PNP) na ion phosphate. Udhibiti wa joto wakati wa mtihani ni muhimu sana; kiwango cha mmenyuko huongezeka mara 1.47 ikiwa halijoto hubadilika kutoka 30 °C hadi 37 °C Ni nini nishati ya uanzishaji kwa uongofu wa ALP—kichocheo cha PNPP hadi PNP na phosphate?

61.

Kwa upande wa nadharia ya mgongano, ni ipi kati ya yafuatayo ni kiwango cha mmenyuko wa kemikali sawia?

(a) mabadiliko katika nishati ya bure kwa pili

(b) mabadiliko ya joto kwa pili

(c) idadi ya migongano kwa pili

(d) idadi ya molekuli za bidhaa

62.

Iodidi ya hidrojeni, HI, hutengana katika awamu ya gesi ili kuzalisha hidrojeni, H ₂, na iodini, I ₂. Thamani ya kiwango cha mara kwa mara, k, kwa majibu yalipimwa kwa joto tofauti na data zinaonyeshwa hapa:

Joto (K)	k (L ^mol -1 ^s -1)
555	6.23$\times$10 ^-7
575	2.42$\times$10 ^-6
645	1.44$\times$^10-4
700	2.01$\times$^10-3

Nini thamani ya nishati ya uanzishaji (katika KJ/mol) kwa mmenyuko huu?

63.

Co kipengele ipo katika majimbo mawili ya oxidation, Co (II) na Co (III), na ions huunda tata nyingi. Kiwango ambacho moja ya magumu ya Co (III) ilipunguzwa na Fe (II) katika maji ilipimwa. Tambua nishati ya uanzishaji wa majibu kutoka kwa data zifuatazo:

T (K)	(s ^-1)
293	0.054
298	0.100

64.

hidrolisisi ya sukari sucrose sukari na sukari na fructose,
${\text{C}}_{12}{\text{H}}_{22}{\text{O}}_{11}+{\text{H}}_2\text{O}⟶{\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6+{\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6$

ifuatavyo sheria ya kiwango cha kwanza kwa upotevu wa sucrose: kiwango = k [C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁] (Bidhaa za mmenyuko, glucose na fructose, zina kanuni sawa za Masi lakini hutofautiana katika utaratibu wa atomi katika molekuli zao.)

(a) Katika ufumbuzi wa neutral, k = 2.1$\times$10 ^-11 s ^-1 saa 27 °C na 8.5$\times$^{Tambua nishati ya uanzishaji, sababu ya mzunguko, na kiwango cha mara kwa mara kwa equation hii saa 47 °C (kwa kuchukua kinetiki kubaki sambamba na equation ya Arrhenius kwenye joto hili).}

(b) Wakati suluhisho la sucrose na mkusanyiko wa awali wa 0.150 M unafikia usawa, ukolezi wa sucrose ni 1.65$\times$10 ^-7 M. Itachukua muda gani ufumbuzi kufikia usawa saa 27 °C bila kutokuwepo kwa kichocheo? Kwa sababu mkusanyiko wa sucrose katika usawa ni mdogo sana, kudhani kuwa mmenyuko haukubaliki.

(c) Kwa nini kudhani kuwa mmenyuko haukubaliki kurahisisha hesabu katika sehemu (b)?

65.

Matumizi Phet Reactions & Viwango maingiliano simulation kuiga mfumo. Kwenye kichupo cha “Mgongano mmoja” wa applet ya simulation, uwezesha “Mtazamo wa Nishati” kwa kubonyeza icon “+”. Chagua kwanza$A+BC⟶AB+C$mmenyuko (A ni njano, B ni zambarau, na C ni bluu ya navy). Kutumia chaguo la “risasi moja kwa moja” chaguo, jaribu kuzindua atomi A na kiasi tofauti cha nishati. Ni mabadiliko gani wakati mstari wa Nishati ya Jumla ya uzinduzi iko chini ya hali ya mpito ya mstari wa Nishati ya Uwezo? Kwa nini? Nini kinatokea wakati ni juu ya hali ya mpito? Kwa nini?

66.

Matumizi Phet Reactions & Viwango maingiliano simulation kuiga mfumo. Kwenye kichupo cha “Mgongano mmoja” wa applet ya simulation, uwezesha “Mtazamo wa Nishati” kwa kubonyeza icon “+”. Chagua kwanza$A+BC⟶AB+C$mmenyuko (A ni njano, B ni zambarau, na C ni bluu ya navy). Kutumia chaguo la “angled risasi”, jaribu kuzindua atomi A na pembe tofauti, lakini kwa nishati zaidi ya jumla kuliko hali ya mpito. Ni nini kinachotokea wakati atomi A inapiga molekuli ya BC kutoka pande tofauti? Kwa nini?

12.6 Mitambo ya Mitikio

67.

Kwa nini athari za msingi zinazohusisha reactants tatu au zaidi kawaida sana?

68.

Kwa ujumla, tunaweza kutabiri athari za mara mbili ukolezi wa A juu ya kiwango cha majibu ya jumla$A+B⟶C$? Je, tunaweza kutabiri athari ikiwa mmenyuko unajulikana kuwa mmenyuko wa msingi?

69.

Eleza maneno haya:

(a) mmenyuko wa unimolecular

(b) mmenyuko wa bimolecular

(c) mmenyuko wa msingi

(d) majibu ya jumla

70.

Je, ni sheria ya kiwango gani kwa mmenyuko wa msingi wa termolecular?$A+2B⟶\text{bidhaa?}$Kwa$3A⟶\text{bidhaa?}$

71.

Kutokana na athari zifuatazo na sheria sambamba kiwango, ambayo ya athari inaweza majibu ya msingi na majibu ya jumla kuwa sawa?

$\begin{array}{ll}\text{(a)}& {\text{Cl}}_2+\text{USHIRIKIANO}⟶{\text{Cl}}_2\text{USHIRIKIANO}\\ & \text{kiwango}=k{\left[{\text{Cl}}_2\right]}^{\text{3/2}}\left[\text{USHIRIKIANO}\right]\end{array}$

$\begin{array}{ll}\text{(b)}& {\text{PCL}}_3+{\text{Cl}}_2⟶{\text{PCL}}_5\\ & \text{kiwango}=k\left[{\text{PCL}}_3\right]\left[{\text{Cl}}_2\right]\end{array}$

$\begin{array}{ll}\text{(c)}& 2\text{HAPANA}+{\text{H}}_2⟶{\text{N}}_2+{\text{H}}_2{\text{O}}_2\\ & \text{kiwango}=k\left[\text{HAPANA}\right]\left[{\text{H}}_2\right]\end{array}$

$\begin{array}{ll}\text{(d)}& 2\text{HAPANA}+{\text{O}}_2⟶2{\text{HAPANA}}_2\\ & \text{kiwango}=k{\text{[HAPANA]}}^2\left[{\text{O}}_2\right]\end{array}$

$\begin{array}{ll}\text{(e)}& \text{HAPANA}+{\text{O}}_3⟶{\text{HAPANA}}_2+{\text{O}}_2\\ & \text{kiwango}=k\left[\text{HAPANA}\right]\left[{\text{O}}_3\right]\end{array}$

72.

Andika sheria ya kiwango kwa kila moja ya athari zifuatazo za msingi:

(a)${\text{O}}_3\stackrel{\text{jua}}{\to }{\text{O}}_2+\text{O}$

(b)${\text{O}}_3+\text{Cl}⟶{\text{O}}_2+\text{ClO}$

(c)$\text{ClO}+\text{O}⟶\text{Cl}+{\text{O}}_2$

(d)${\text{O}}_3+\text{HAPANA}⟶{\text{HAPANA}}_2+{\text{O}}_2$

(e)${\text{HAPANA}}_2+\text{O}⟶\text{HAPANA}+{\text{O}}_2$

73.

Monoxide ya nitrojeni, NO, humenyuka na hidrojeni, H ₂, kulingana na equation ifuatayo:
$2\text{HAPANA}+2{\text{H}}_2⟶{\text{N}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$

Sheria ya kiwango cha ingekuwa nini ikiwa utaratibu wa mmenyuko huu ulikuwa:
$\begin{array}{l}2\text{HAPANA}+{\text{H}}_2⟶{\text{N}}_2+{\text{H}}_2{\text{O}}_2\left(\text{polepole}\right)\\ {\text{H}}_2{\text{O}}_2+{\text{H}}_2⟶2{\text{H}}_2\text{O}\left(\text{haraka}\right)\end{array}$

74.

Majaribio yalifanyika ili kujifunza kiwango cha mmenyuko uliowakilishwa na equation hii. ²
$\text{2HAKUNA}(g)+2{\text{H}}_2(g)⟶{\text{N}}_2(g)+2{\text{H}}_2\text{O}(g)$

Viwango vya awali na viwango vya majibu vinatolewa hapa.

Majaribio	Mkazo wa awali [NO] (^mol L -1)	Mkazo wa awali, [H 2] (^mol L -1 ^min -1)	Kiwango cha awali cha Uundaji wa N 2 (^mol L -1 ^min -1)
1	0.0060	0.0010	1.8$\times$^10-4
2	0.0060	0.0020	3.6$\times$^10-4
3	0.0010	0.0060	0.30$\times$^10-4
4	0.0020	0.0060	1.2$\times$^10-4

Fikiria maswali yafuatayo:

(a) Kuamua utaratibu kwa kila moja ya reactants, NO na H ₂, kutoka data iliyotolewa na kuonyesha hoja yako.

(b) Andika sheria ya jumla ya kiwango cha majibu.

(c) Tumia thamani ya kiwango cha mara kwa mara, k, kwa majibu. Ni pamoja na vitengo.

(d) Kwa ajili ya majaribio ya 2, uhesabu mkusanyiko wa NO iliyobaki wakati nusu moja ya kiasi cha awali cha H _{2 kilikuwa} kinatumiwa.

(e) Mlolongo wafuatayo wa hatua za msingi ni utaratibu uliopendekezwa wa majibu.

Hatua ya 1:$\text{HAPANA}+\text{HAPANA}\rightleftharpoons {\text{N}}_2{\text{O}}_2$

Hatua ya 2:${\text{N}}_2{\text{O}}_2+{\text{H}}_2\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}+{\text{N}}_2\text{O}$

Hatua ya 3:${\text{N}}_2\text{O}+{\text{H}}_2\rightleftharpoons {\text{N}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$

Kulingana na takwimu zilizowasilishwa, ni ipi kati ya hizi ni kiwango cha kuamua hatua? Onyesha kuwa utaratibu ni sambamba na sheria aliona kiwango cha majibu na stoichiometry jumla ya mmenyuko.

75.

Mitikio ya CO na Cl ₂ inatoa phosgene (CoCl ₂), gesi ya neva ambayo ilitumika katika Vita Kuu ya Dunia Tumia utaratibu ulioonyeshwa hapa kukamilisha mazoezi yafuatayo:
${\text{Cl}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{Cl}(g)$(haraka, k ₁ inawakilisha kiwango cha mbele mara kwa mara, k _-1 kiwango cha reverse mara kwa mara)
$\text{USHIRIKIANO}(g)+\text{Cl}(g)⟶\text{CoCl}(g)$(polepole, k ₂ kiwango cha mara kwa mara)
$\text{CoCl}(g)+\text{Cl}(g)⟶{\text{CoCl}}_2(g)$(haraka, k ₃ kiwango cha mara kwa mara)

(a) Andika majibu ya jumla.

(b) Kutambua intermediates wote.

(c) Andika sheria ya kiwango cha kila mmenyuko wa msingi.

(d) Andika jumla kiwango cha sheria kujieleza.

12.7 Catalysis

76.

Akaunti kwa ajili ya ongezeko la kiwango cha mmenyuko kilicholetwa na kichocheo.

77.

Linganisha kazi za kichocheo cha homogeneous na tofauti.

78.

Fikiria hali hii na jibu maswali yafuatayo: Atomi za klorini zinazosababishwa na kuharibika kwa chlorofluoromethanes, kama vile cCl _{2 F 2}, huchochea utengano wa ozoni katika anga. Njia moja rahisi ya kuharibika ni:
$\begin{array}{}\\ \\ {\text{O}}_3\stackrel{\text{jua}}{\to }{\text{O}}_2+\text{O}\\ {\text{O}}_3+\text{Cl}⟶{\text{O}}_2+\text{ClO}\\ \text{ClO}+\text{O}⟶\text{Cl}+{\text{O}}_2\end{array}$

(a) Eleza kwa nini atomi za klorini ni kichocheo katika mabadiliko ya awamu ya gesi:
$2{\text{O}}_3⟶3{\text{O}}_2$

(b) Oksidi ya nitriki pia inashiriki katika kuharibika kwa ozoni kwa utaratibu:
$\begin{array}{}\\ {\text{O}}_3\stackrel{\text{jua}}{\to }{\text{O}}_2+\text{O}\\ {\text{O}}_3+\text{HAPANA}⟶{\text{HAPANA}}_2+{\text{O}}_2\\ {\text{HAPANA}}_2+\text{O}⟶\text{HAPANA}+{\text{O}}_2\end{array}$

Je, NO kichocheo cha kuharibika? Eleza jibu lako.

79.

Kwa kila jozi zifuatazo za michoro za majibu, tambua ni nani kati ya jozi iliyochochewa:

(a)

(b)

80.

Kwa kila jozi zifuatazo za michoro za majibu, tambua ni nani kati ya jozi iliyochochewa:

(a)

(b)

81.

Kwa kila moja ya michoro zifuatazo za majibu, tathmini nishati ya uanzishaji (E _a) ya majibu:

(a)

(b)

82.

Kwa kila moja ya michoro zifuatazo za majibu, tathmini nishati ya uanzishaji (E _a) ya majibu:

(a)

(b)

83.

Kutokana michoro katika Zoezi 12.81 kuwakilisha utaratibu tofauti kwa majibu sawa, ni ipi ya athari ina kiwango cha kasi?

84.

Fikiria kufanana na tofauti katika michoro mbili mmenyuko inavyoonekana katika Zoezi 12.82. Je, michoro hizi zinawakilisha athari mbili tofauti za jumla, au zinawakilisha majibu sawa ya jumla yanayotokea kwa njia mbili tofauti? Eleza jibu lako.

maelezo ya chini

• Swali hili linachukuliwa kutoka kwa Uchunguzi wa Uwekaji wa Kemia ya Juu na hutumiwa kwa idhini ya Huduma ya Upimaji wa Elimu.