10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

§ 38. ВАНТ-ГОФФ ЕРЕЖЕСІНЕ ЕСЕПТЕР


1-есеп. Берілген реакция 50°С-та 18 мин-та, ал 30°С температура-да 2 мин-та аяқталады. Осы реакцияның Вант-Гофф коэффициентін (температуралық) анықтаңдар және 80°С температурада реакцияның жүруіне қанша уақыт керек?


Шешуі:

Алдымен температураны 30°С-тан 50°С-қа көтергенде реакция неше есе жылдам жүретінін анықтаймыз:

18 мин _{= 9.}
2 мин

Сонымен, жүйенің температурасын 20°С-қа арттырғанда реакция жылдамдығы 9 есе өседі.

Вант-Гофф теңдеуіне сәйкес шамаларды орындарына қойып есептейміз:

v	= γ	t	;
		10
v0

50−30
γ ¹⁰ _=9;

164

γ2= 9;

• 
  =±3.
  

Физикалық мәні болмайтындықтан γ = –3 шамасын ескермейміз. Онда температуралық коэффициент 3-ке тең болады.

Жүйенің 20°С-тағы күйін негізге алып, 80°С температурада реакция жылдамдығының неше есе өсетінін есептейміз:

v		80−20
	= 3	10	= 36 = 729.
v
0

Яғни берілген реакция температураны 20°С-тан 80°С-қа дейін көтергенде 729 есе жылдам жүреді. Егер реакция 20°С-та 18 мин жүрсе, демек 80°С-та оның жүруіне 729 есе аз уақыт керек. 18 мин секундқа ауысты-рып (1080 c), реакцияның 80°С-та қанша уақыт жүретінін есептейміз:


¹⁰⁸⁰₇₂₉ ≈ 1,5 c.
Жауабы: γ = 3; реакция 80°С-та 1,5 секундта аяқталады.


2-есеп. 36°С-та пенициллин ыдырауының жылдамдық константа-сы 6 · 10–6c–1, ал 41°С-та 1,2 · 10–5 c–1 тең. Реакция жылдамдығының температуралық коэффициентін анықтаңдар.


Шешуі: Жылдамдықтың температуралық коэффициентін Вант-Гофф

									· γ	t2 − t1
ережесі бойынша есептейміз: k							= k	1		10
							2
Шамаларды орнына қоямыз:
	41− 36		k		1,2 ⋅ 10^−5
γ 10		=	2	; γ0,5 =			= 2.
					0,6 ⋅ 10^−5
			k1

Демек, γ = 4.

.
Жауабы: γ = 4.

•1. Температураны 10°С-қа көтергенде реакция жылдамдығы екі есе артады. 20°С-та бұл реакцияның жылдамдығы 0,04 моль/л · мин. 50°С-та және 0°С-та реакцияның жылдамдығы қандай болады?

Жауабы: v₅₀ = 0,32 моль/л·мин,
v₀ = 0,01 моль/л·мин.
•2. Реакцияның температуралық коэффициенті γ = 3. Реакцияның жылдамдығы 81
есе өсу үшін температураны қанша градусқа көтеру керек? Жауабы: 40°С.
•3. 60°С-та реакция 270 с-та аяқталады. Егер реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті γ = 3 болса, 80°С-та бұл реакцияның жүруіне қанша уақыт керек?
Жауабы: 30 с.

•4. 2N2O + O2 = 4NO реакция жүретін жүйеде азот (I) оксидінің концентрациясы 0,25 моль/л-ден 0,45 моль/л-ге, ал оттектің концентрациясы­ 0,6 моль/л-ден 0,2 моль/л-ге дейін өзгереді. Реакция жылдамдығы арта ма әлде кеми ме?

Жауабы: 1,08 есе өседі.

165

•5. Бірдей көлемде, бірдей уақытта реакция нәтижесінде 12,15 г бромсутек, дәл сон-дай жағдайда екінші реакция нәтижесінде 12,8 г йодсутек түзілді. Қай реакцияның жылдамдығы жоғары?
•6. Автомобильдердің резеңкесі 20°C температурада 5 жыл сақталады. Ал 10°C-та ол
қанша жыл сақталады? Жауабы: 40 жыл.

•7. Температураны әр 10°С-қа көтергенде реакция жылдамдығы екі есе артады. Реакцияның температурасын 100°С-тан 200°С-қа көтергенде реакцияның жылдамдығы неше есе өседі?

№2-ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

Химиялық реакция жылдамдығына әртүрлі өршіткілер әсерінің тиімділігін зерттеу


Реактивтер:

мыс (II) сульфатының, аммоний гидроксидінің, сутек пероксидінің 10%-дық ерітінділері.

Химиялық ыдыстар мен мен құрал-жабдықтар: 250 мл-лік және 100 мл-лік, 25 мл-лік өлшегіш цилиндрлер.


Жұмыс барысы
Тәжірибе. Көлемі 250 мл үш цилиндр алып, оның біріншісіне мыс

35. 
    сульфатының 50 мл ерітіндісін, екіншісіне аммоний гидроксидінің
    

50 мл ерітіндісін, үшіншісіне мыс (II) сульфаты мен аммоний гидроксидінің ерітінділерінің әрқайсысынан 25 мл-ден құйыңдар. Үш цилиндрге де сутек пероксидінің 10 мл-ін қосыңдар. Үш цилиндрдегі оттектің бөліну жылдамдығына көңіл аударып, тиісті қорытынды жасаңдар. Реакция теңдеуін жазыңдар.

№2-ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

Химиялық реакция жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсерін зерттеу


Реактивтер:
магний, темір, мырыш металдарының түйірлері;
темір ұнтағы;
тұз қышқылының 5%, 10%-дық ерітінділері;
күкірт қышқылының ерітіндісі;
сутек пероксиді;
марганец (IV) оксиді.


Химиялық ыдыстар мен мен құрал-жабдықтар: сынауықтар, там-шуырлар, спиртшам, сынауықтарға арналған тұрғы.


Қауіпсіздік техникасы ережесін сақтау. Қыздырғыш құралдармен, қышқылдармен жұмыс істеу ережесін сақтау.
1-тәжірибе. Әрекеттесуші заттар табиғатының әсері.

Екі сынауыққа 2 мл-ден тұз қышқылының ерітіндісін құйып, біреуіне магний, екіншісіне темір түйірлерін салыңдар. Қай реакция

166

жылдам жүреді? Қорытынды жасаңдар.


2-тәжірибе. Әрекеттесуші заттардың концентрациясының әсері. Екі сынауыққа бірдей мөлшерде мырыш түйірлерін салып,

біріншісіне 1 мл 5%-дық, екіншісіне 1 мл 10%-дық тұз қышқылының ерітінділерін құйыңдар. Қай сынауықта сутектің бөлінуі шабытты жүреді? Неге? Қорытынды жасаңдар.

3-тәжірибе. Реагенттер бетінің әсері.

Бір сынауыққа темір түйірін, екіншісіне темір ұнтағын салып, екеуіне де концентрациясы бірдей тұз қышқылының ерітіндісінен 2 мл қосыңдар. Қай сынауықта реакция жылдам жүретінін байқаңдар. Неге? Қорытынды жасаңдар.