الكيمياء
الحركية والاستدلال التجريبي
- 1.
اشرح لماذا قد يزيد سحق متفاعل صلب سرعة تفاعله مع محلول دون تغيير كتلته.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- يحدث التفاعل حيث تلتقي الأطوار. تنشئ القطع الأصغر سطوح تماس أكثر للكمية نفسها، فتزيد فرص الاتصال لا طاقة الجسيمات.
نقاط التصحيح
- يزيد السحق مساحة السطح المكشوف.
- تصبح جسيمات صلبة أكثر متاحة لجسيمات المحلول.
- تزداد وتيرة التصادمات الناجحة عند السطح الفاصل.
ملاحظة الفاحص: مساحة السطح لا تخفض طاقة التنشيط.
- 2.
على منحنى حجم الناتج مقابل الزمن، اشرح تقدير السرعة الابتدائية ولماذا ليس الحجم النهائي سرعة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- غالباً يكون الميل اللحظي أشد في بداية التفاعل. يقدره المماس؛ أما الوتر إلى النقطة النهائية فيعطي متوسطاً على التجربة كلها.
نقاط التصحيح
- ارسم مماساً عند البداية.
- استخدم ميله، أي تغير الحجم مقسوماً على تغير الزمن.
- يقيس الحجم النهائي الناتج الكلي دون مقام زمني.
ملاحظة الفاحص: استخدم مثلثاً كبيراً على المماس لا نقطتين اعتباطيتين على المنحنى.
- 3.
تؤدي مضاعفة [A] مع ثبات [B] وكل الشروط الأخرى إلى مضاعفة السرعة الابتدائية؛ ومضاعفة [B] مع ثبات [A] وكل الشروط الأخرى تزيدها أربعة أضعاف. حدّد قانون السرعة والرتبة الكلية ووحدات k عندما تكون السرعة mol dm^-3 s^-1.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- يعطي عامل تركيز اثنين عامل سرعة 2^order. الرتبتان واحدة واثنتان، وقسمة وحدات السرعة على ثلاثة عوامل تركيز تعطي وحدات k.
نقاط التصحيح
- السرعة = k[A][B]^2.
- الرتبة الكلية 3.
- وحدات k هي dm^6 mol^-2 s^-1.
ملاحظة الفاحص: الرتب تجريبية؛ لا تستخرجها من المعادلة الموزونة.
- 4.
لقانون السرعة = k[A]^2، السرعة 0.0080 mol dm^-3 s^-1 عند [A] = 0.20 mol dm^-3. احسب k والسرعة عند [A] = 0.30 mol dm^-3 بالحرارة نفسها.
[3 درجة]شرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- أعد الترتيب k = 0.0080/(0.20)^2 ثم استخدم 0.20(0.30)^2. نسبة التركيز 1.5 فنسبة السرعة 2.25، وهذا تحقق مستقل بالتناسب.
نقاط التصحيح
- k = 0.20 dm^3 mol^-1 s^-1.
- عوّض مربع التركيز الجديد.
- السرعة الجديدة = 0.018 mol dm^-3 s^-1.
ملاحظة الفاحص: احتفظ بثبات k لأن الحرارة وشروط التفاعل لم تتغير.
- 5.
قانون السرعة المرصود هو rate = k[A][B]. تبدأ آلية مقترحة بخطوة بطيئة A + B -> X ثم خطوة سريعة X + B -> P. قيّم توافقها واشرح لماذا لا يثبت قانون السرعة هذه الآلية بشكل فريد.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- اجمع الخطوتين وألغِ X للتحقق من ميزان المادة. توافق الخطوة البطيئة اعتماد السرعة المقاس على التركيز، فتدعم المسار دون إثباته بشكل فريد.
نقاط التصحيح
- تتنبأ الخطوة الأولية البطيئة بالاعتماد على [A][B].
- يتكون X ثم يُستهلك، فهو وسيط.
- التفاعل الكلي A + 2B -> P.
- قد تعطي آليات أخرى القانون نفسه؛ يلزم كشف الوسيط أو أدلة حركية إضافية.
ملاحظة الفاحص: فقط جزيئية الخطوة الأولية تعطي الأسس مباشرة تحت افتراض هذه الآلية البسيطة.
- 6.
يقول طالب إن الحرارة الأعلى تسرع التفاعل فقط لأن التصادمات أكثر تواتراً. قيّم التفسير باستخدام توزيع الطاقة وطاقة التنشيط.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- أبقِ عتبة التنشيط ثابتة وقارن المساحات بعدها. تغير الحرارة عدد الجسيمات فوق الحاجز، بخلاف الحفاز الذي يغير ارتفاع الحاجز.
نقاط التصحيح
- يمتد التوزيع نحو طاقات أعلى مع ارتفاع الحرارة.
- تزداد نسبة الجسيمات ذات الطاقة التي لا تقل عن Ea.
- تستطيع نسبة أكبر من التصادمات تجاوز الحاجز.
- يزداد تواتر التصادمات أيضاً لكن الادعاء يغفل الزيادة المهمة في النجاح الطاقي؛ ولا يلزم تغير Ea نفسها.
ملاحظة الفاحص: تبقى المساحة الكلية ثابتة لعدد جسيمات ثابت.
نقاط التصحيح استرشادية وليست سلم تصحيح رسمي. تُقبل الطرق الصحيحة المكافئة والتفسيرات المدعومة التي تجيب عن المطلوب؛ امنح كل درجة مرة واحدة دون اشتراط مطابقة كلمات الإجابة النموذجية.