Chimica per il liceo/Velocità di reazione/Esercizi

Velocità delle reazioni chimiche

Esercizio 1

Qual è la differenza tra velocità media, velocità iniziale e velocità istantanea?

Esercizio 2

L'ozono si decompone in ossigeno secondo l'equazione: $2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{g})⟶3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})$ Scrivere l'equazione che relaziona le espressioni della velocità per questa reazione in termini della scomparsa di $\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ e della formazione di ossigeno.

Esercizio 3

Nell'industria nucleare, il trifluoruro di cloro viene utilizzato per preparare l'esafluoruro di uranio, un composto volatile dell'uranio impiegato nella separazione degli isotopi di uranio. Il trifluoruro di cloro è preparato dalla reazione: $\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})+3\mathrm{F}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})⟶2\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3(\mathrm{g})$ Scrivere l'equazione che relaziona le espressioni della velocità per questa reazione in termini della scomparsa di $\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$ e $\mathrm{F}{\phantom{A}}_2$ e della formazione di $\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3$.

Esercizio 4

Uno studio sulla velocità di dimerizzazione di $\mathrm{C}{\phantom{A}}_4\mathrm{H}{\phantom{A}}_6$ ha fornito i seguenti dati: $2\mathrm{C}{\phantom{A}}_4\mathrm{H}{\phantom{A}}_6⟶\mathrm{C}{\phantom{A}}_8\mathrm{H}{\phantom{A}}_{12}$

Dati della reazione

Tempo (s)	[C4H6] (M)
0	1.00 \times 10^{-2}
1600	5.04 \times 10^{-3}
3200	3.37 \times 10^{-3}
4800	2.53 \times 10^{-3}
6200	2.08 \times 10^{-3}

1. Determinare la velocità media di dimerizzazione tra 0 s e 1600 s, e tra 1600 s e 3200 s.
2. Stimare la velocità istantanea di dimerizzazione a 3200 s da un grafico di tempo contro $[\mathrm{C}{\phantom{A}}_4\mathrm{H}{\phantom{A}}_6]$. Quali sono le unità di questa velocità?
3. Determinare la velocità media di formazione di $\mathrm{C}{\phantom{A}}_8\mathrm{H}{\phantom{A}}_{12}$ a 1600 s e la velocità istantanea di formazione a 3200 s dalle velocità trovate nelle parti precedenti.

Esercizio 5

Uno studio sulla velocità della reazione: $2\mathrm{A}⟶\mathrm{B}$ ha fornito i seguenti dati:

Dati della reazione

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

1. Determinare la velocità media di scomparsa di $\mathrm{A}$ tra 0.0 s e 10.0 s, e tra 10.0 s e 20.0 s.
2. Stimare la velocità istantanea di scomparsa di $\mathrm{A}$ a 15.0 s da un grafico di tempo contro $[\mathrm{A}]$. Quali sono le unità di questa velocità?
3. Utilizzare le velocità trovate nelle parti precedenti per determinare la velocità media di formazione di $\mathrm{B}$ tra 0.0 s e 10.0 s, e la velocità istantanea di formazione di $\mathrm{B}$ a 15.0 s.

Esercizio 6

Considerare la seguente reazione in soluzione acquosa: $5\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+6\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})⟶3\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$ Se la velocità di scomparsa di $\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})$ in un particolare momento durante la reazione è $3.5\times 10{\phantom{A}}^{-4}$ mol L^-1 s^-1, qual è la velocità di formazione di $\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})$ in quel momento?

Fattori che influenzano la velocità di reazione

Esercizio 7

Descrivere l'effetto di ciascuno dei seguenti fattori sulla velocità della reazione tra magnesio metallico e una soluzione di acido cloridrico:

1. Molarità dell'acido cloridrico
2. Temperatura della soluzione
3. Dimensione dei pezzi di magnesio

Esercizio 8

Spiegare perché un uovo si cuoce più lentamente in acqua bollente a Denver rispetto a New York City. (Suggerimento: considerare l'effetto della temperatura sulla velocità di reazione e l'effetto della pressione sul punto di ebollizione.)

Esercizio 9

Usare l'interattivo PhET "Reactions & Rates" nella scheda "Single Collision" per rappresentare come la collisione tra ossigeno monoatomico ($\mathrm{O}$) e monossido di carbonio ($\mathrm{C}\mathrm{O}$) porta alla rottura di un legame e alla formazione di un altro.

1. Cosa accade quando l'angolo di collisione viene cambiato?
2. Spiegare come questo sia rilevante per la velocità di reazione.

Esercizio 10

Utilizzare l'interattivo PhET "Reactions & Rates" nella scheda "Many Collisions" per osservare come più atomi e molecole interagiscono in diverse condizioni.

1. Come influiscono concentrazione e temperatura sulla velocità di reazione?