EGZAMIN CHEMIA FIZYCZNA I TERMIN 26.06.2014 (14pkt-zal)

1. Badając kinetykę reakcji A->B stwierdzono, że w stałej temperaturze stężenie substratu A zmienia się liniowo z czasem ( wyrażonym w sekundach ) zgodnie z równaniem cA(t)=2-3t .

Jaki jest rząd badanej reakcji ? Ile wynosi stała szybkości tej reakcji ( podaj jednostkę w jakiej wyrażona jest ta stała. (2pkt)

1. Doświadczalnie stwierdzono, że czas połowicznego zajścia reakcji A->B wynosi 1s i nie zależy od stężenia początkowego substratu A. O czym świadczy ten wynik? (2pkt)

2. Wiedząc, że reakcja 2A+B->C+3D jest elementarną reakcją prostą określ jej cząsteczkowość, rząd całkowity oraz rząd względem substratu B. (1pkt)

3. Wyjaśnij dlaczego w ramach teorii stanu przejściowego oczekujemy, że szybkość reakcji powinna być wprost proporcjonalna do częstotliwości drgań kompleksu aktywnego? (1pkt)

4. Napisz równanie na szybkość reakcji odwracalnej A<->2B wiedząc, że reakcja z lewej strony na prawą jest reakcją I rzędu (stała szybkości=k1), z prawej strony na lewą- reakcją II rzędu (stała szybkości =k2) a stężenie początkowe substratu A wynosiło 1mol/dm3. (2pkt)

5. Przy jakim stopniu przereagowania w kulistym ziarnie grubość warstwy produktu reakcji staje się równa połowie promienia ziarna? (2pkt)

6. Wyprowadź równanie Awramiego w formie zawierającej czas połowicznego zajścia reakcji τ. (2pkt)

7. Wykaż, że w przypadku reakcji heterogenicznej A(g)->B(s) przebiegającej na granicy faz A|B (produkt B tworzy warstwę na kulistym ziarnie A, którego promień wynosi R₀), wielkość powierzchni granicy faz A|B jest wprost proporcjonalna do ${(1 - \propto )}^{\frac{2}{3}}$ ( gdzie ∝ jest stopniem przereagowania) (2pkt)

8. W pomiarach przewodnictwa równoważnikowego /\ roztworów pewnego elektrolitu, stwierdzono że dla każdych dwóch stężeń tych roztworów c1 i c2 wyrażenie $\frac{/\backslash 1 - /\backslash 2}{\sqrt{c2} - \sqrt{c1}} = const$ (/\1 i /\2 to przewodnictwa równoważnikowe roztworów o stężeniach c1 i c2). Co można powiedzieć o tym elektrolicie? Uzasadnij odpowiedź. (2pkt)

9. Napisz wzór na siłę elektromotoryczną ogniwa Zn|Zn²⁺||Pb²⁺||Pb. Jakie reakcje zachodzą na elektrodach w trakcie pracy ogniwa , jeżeli wiadomo , że potencjały normalne elektrody cynkowej i ołowiowej wynoszą odpowiednio -0,783V i -0,100V? (2pkt)

10. Różnica potencjałów elektrod pracującego ogniwa określona jest jako napięcie U , które jest zawsze różne od siły elektromotorycznej ogniwa E. Co można powiedzieć o wartości różnicy (U-E)? Jakie są przyczyny tej różnicy? (2pkt)

11. Przy jakim założeniu określenia szybkości reakcji : $\frac{1}{V_{R}}\frac{\text{dn}_{R}}{\text{dt}}\text{\ i}\frac{1}{V_{R}}\frac{\text{dc}_{R}}{\text{dt}}\text{\ \ }$(dn_R i dc_R to odpowiednio zmiana liczby moli i stężenia reagenta R w czasie dt , n_R –współczynnik stechiometryczny stojący przy reagencie R w równaniu reakcji ) są dokładnie równoważne? (1pkt)

12. Wyjaśnij dlaczego postuluje się , że szybkość procesu adsorpcji w teorii Langmuira jest wprost proporcjonalna do ciśnienia adsorbatu i ułamka powierzchni adsorbenta nie zajętej przez adsorbat. (2pkt)

13. Jaki jest sens fizyczny energii aktywacji w reakcji homogenicznej ? (1pkt)

14. Stopień przereagowania ∝ w reakcji, której kinetyka jest opisywana równaniem Ginstlinga-Brounsteina, spełnia równanie: $1 - (2/3) \propto - \ {(1 - \propto )}^{\frac{2}{3}}\ $= kt (czas wyrażono w minutach). Jaką wartość ma stała szybkości tej reakcji? Ile wynosi szybkość tej reakcji dla ∝ = 0, 5 ?(3pkt)

15. Wyjaśnij dlaczego postulujemy, że szybkość reakcji kontaktowej A+B=C jest proporcjonalna do stopni pokrycia powierzchni katalizatora substratami A i B? (1pkt)