Zadania z działu: Szybkość reakcji chemicznych
Do probówki z wodnym roztworem K2Cr2O7 wprowadzono 1,0 cm3 spirytusu rektyfikowanego i wstrząśnięto probówką. Nie zaobserwowano zmian świadczących o przebiegu reakcji chemicznej. Następnie do tej samej probówki wprowadzono
1,0 cm3 stężonego kwasu siarkowego(VI) i wstrząśnięto probówką.Po chwili zawartość probówki przybrała wygląd jak na fotografii.
Oceń poprawność poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa albo F, jeśli informacja jest fałszywa.
1 Podczas przeprowadzonego doświadczenia doszło do redukcji anionów chromianowych(VI). P F 2 Kwas siarkowy(VI) pełni w opisanej reakcji funkcję katalizatora. P F Dla reakcji, której równanie przedstawiono poniżej:
A(g) → B(g)
równanie kinetyczne ma postać:

Stężenie substratu w dowolnej chwili można obliczyć z tzw. całkowego równania kinetycznego, które dla reakcji drugiego rzędu ma następującą postać:

gdzie c oznacza stężenie w dowolnej chwili, cpocz stężenie początkowe, k jest stałą szybkości reakcji, a t oznacza czas trwania reakcji.
W temperaturze T do reaktora o stałej pojemności 2 dm3 wprowadzono 0,700 mol substratu A. Początkowa szybkość reakcji wynosiła 0,0420 mol∙dm-3∙s-1.
Oblicz szybkość reakcji po 2 sekundach od jej zainicjowania. Załóż, że w układzie utrzymywano stałą temperaturę.Badano kinetykę reakcji utleniania jonów bromkowych jonami bromianowymi(V) w środowisku kwasowym, która przebiega zgodnie z równaniem:

Zależność szybkości tej reakcji opisuje równanie kinetyczne:

W poniższej tabeli zebrano wyniki doświadczeń:

Na podstawie analizy danych z tabeli ustal wartość wykładników a, b i c. Następnie oblicz względną początkową szybkość reakcji w doświadczeniu 5 (y).

y = .................
W celu otrzymania propanalu zaplanowano przeprowadzić reakcję, którą opisuje równanie stechiometryczne:

W metodzie tej stosuje się wodny zakwaszony roztwór K2Cr2O7. Ze względu na podatność aldehydu na dalsze utlenianie do kwasu karboksylowego stosuje się nadmiar alkoholu. Z mieszaniny poreakcyjnej łatwo wydzielić aldehyd metodą destylacji, więc reakcję przeprowadza się w odpowiedniej aparaturze. Jeden z odczynników podawany jest z wkraplacza po kropli do kolby reakcyjnej, w której znajduje się mieszany drugi odczynnik. Napisz, który zestaw jest prawidłowo zaplanowany, by wydajność otrzymywania aldehydu była jak najwyższa? Uzasadnij swój wybór.


Zestaw:........
Uzasadnienie:...........
Łatwość (szybkość) podstawienia atomów wodoru w inicjowanej światłem reakcji alkanów z chlorem lub bromem zależy od rzędowości atomów wodoru. Ponadto, udział poszczególnych produktów zależy od liczby równocennych atomów wodoru w cząsteczce alkanu. W reakcji monochlorowania propanu w temperaturze pokojowej powstaje 1-chloropropan w ilości 44% i 2-chloropan w ilości 56%. Miarą łatwości ulegania podstawieniu są tzw. współczynniki reaktywności atomów wodoru. Aby wyznaczyć współczynniki reaktywności udział poszczególnego produktu dzieli się przez liczbę równocennych atomów wodoru, których podstawienie prowadzi do otrzymania tego produktu. Np. w reakcji monochlorowania propanu:
Grupa
Liczba równocennych atomów wodoru
Udział produktu
Względna szybkość podstawienia pojedynczego atomu wodoru
–CH3
6
44%
0,44/6 = 0,0733
–CH2–
2
56%
0,56/2 = 0,28
Dzieląc otrzymane wartości przez mniejszą z nich otrzymujemy współczynniki reaktywności:
Dla pierwszorzędowych atomów wodoru:
Dla drugorzędowych atomów wodoru:

Oznacza to, że podstawienie atomu wodoru z grupy CH2 zachodzi 3,8 razy łatwiej (szybciej), niż podstawienie atomu wodoru w grupie CH3.
W tabeli zebrano współczynniki reaktywności atomów wodoru w temperaturze pokojowej w zależności od rzędowości atomu węgla, z którym są związane.Rzędowość atomu węgla
I
II
III
Współczynnik reaktywności
1,0
3,8
5,0
Zadanie 1
Na podstawie obliczeń rozstrzygnij, który z izomerów butanu poddano monochlorowaniu w temperaturze pokojowej, jeśli otrzymano dwie pochodne w ilościach 36% i 64%. Napisz jego nazwę systematyczną.Nazwa:……………………….
Zadanie 2
W tabeli zebrano dane o współczynnikach reaktywności atomów wodoru w reakcji monobromowania w temperaturze 400 K. Tabela nie zawiera kompletu danych.Rzędowość atomu węgla
I
II
III
Współczynnik reaktywności
1,0
1600
Przeprowadzono reakcję monobromowania propanu w temperaturze 400 K. Stwierdzono, że 1-bromopropan stanowi 3,5% produktów, a resztę 2-bromopropan.
Oblicz współczynnik reaktywności atomu wodoru związanego z drugorzędowym atomem węgla. Wynik podaj w zaokrągleniu do całości.
fr =……….

