Kinetik in der Chemie: Reaktionsgeschwindigkeiten und Aktivierungsenergie

Question 1

Erläutern Sie, wie Lösungsmitteleffekte die Reaktionsgeschwindigkeiten beeinflussen. Nennen Sie eine Theorie, die diese Effekte erklärt.

Accepted Answer

Die Theorie der spezifischen Solvatation besagt, dass Lösungsmittelmoleküle bestimmte Ionen bevorzugt solvatisieren, was zu Unterschieden in der Reaktionsgeschwindigkeit führt.

Answer

Lösungsmitteleffekte betreffen nur ionische Reaktionen.

Answer

Die Polarität des Lösungsmittels hat keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeiten.

Question 2

Wie beschleunigen Katalysatoren Reaktionen? Nenne Beispiele für homogene und heterogene Katalysatoren und beschreibe ihre Eigenschaften.

Accepted Answer

Homogene Katalysatoren sind in derselben Phase wie die Reaktanten, während heterogene Katalysatoren eine separate Phase bilden.

Accepted Answer

Katalysatoren senken die Aktivierungsenergie, wodurch Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen ablaufen.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Reaktionsordnung, wodurch Reaktionen schneller ablaufen.

Question 3

Wie ermöglichen Katalysatoren eine niedrigere Aktivierungsenergie für Reaktionen? Erläutere, wie sich diese Senkung auf die Reaktionsgeschwindigkeit auswirkt.

Accepted Answer

Katalysatoren bieten einen alternativen Reaktionsweg mit geringerer Aktivierungsenergie.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Anzahl der Kollisionen zwischen den Reaktanten.

Answer

Katalysatoren verbrauchen die Reaktanten und verringern so ihre Konzentration.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Temperatur der Reaktion und senken so die Aktivierungsenergie.

Question 4

Wie wirkt sich die Polarität eines Lösungsmittels auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus? Geben Sie Beispiele für Reaktionen, die durch polare oder unpolare Lösungsmittel beeinflusst werden.

Accepted Answer

Polare Lösungsmittel begünstigen polare Reaktionen, während unpolare Lösungsmittel unpolare Reaktionen begünstigen.

Answer

Polare Lösungsmittel behindern polare Reaktionen, während unpolare Lösungsmittel unpolare Reaktionen behindern.

Answer

Die Polarität des Lösungsmittels hat keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit.

Question 5

Frage: Wie hilft die Übergangszustandstheorie bei der Vorhersage der Reaktionsgeschwindigkeit einer organischen Reaktion? Erläutere die grundlegenden Annahmen und Grenzen der Theorie.

Accepted Answer

A: Die Theorie nimmt an, dass die Reaktionsgeschwindigkeit proportional zur Konzentration des Übergangszustands ist.

Accepted Answer

B: Die Theorie berücksichtigt die Energiebarriere, die überwunden werden muss, um den Übergangszustand zu erreichen.

Answer

C: Die Theorie gilt nur für heterogene Reaktionen in Lösung.

Question 6

Wie beeinflusst die Reaktionstemperatur die Reaktionsgeschwindigkeit in gasförmigen Reaktionen? Erkläre deine Antwort anhand der kinetischen Gastheorie und des Arrhenius-Gesetzes.

Accepted Answer

Eine höhere Temperatur erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, da die Teilchen häufiger mit höherer Energie zusammenstoßen.

Answer

Eine niedrigere Temperatur erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, da mehr Teilchen die Aktivierungsenergie erreichen.

Answer

Die Temperatur hat keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, da die Teilchenzahl konstant bleibt.

Answer

Das Arrhenius-Gesetz gilt nur für Flüssigkeitsreaktionen und hat keinen Einfluss auf gasförmige Reaktionen.

Question 7

Wie beeinflussen Inhibitoren die Reaktionsgeschwindigkeiten? Nennen Sie konkrete Beispiele für jeden Mechanismus.

Accepted Answer

Kompetitive Inhibition: Inhibitoren besetzen das aktive Zentrum von Enzymen und hindern Substrate am Zugang.

Accepted Answer

Nicht-kompetitive Inhibition: Inhibitoren binden an eine andere Stelle des Enzyms und verändern seine Form, was die Bildung von Übergangszuständen erschwert.

Accepted Answer

Katalytische Inhibition: Inhibitoren binden irreversibel an den Katalysator und verringern seine Aktivität.

Answer

Inhibitoren haben keinen Einfluss auf Reaktionsgeschwindigkeiten.

Question 8

Wie können kinetische Prinzipien in der chemischen Industrie eingesetzt werden, um Prozesse zu optimieren und die Sicherheit und Effizienz chemischer Reaktionen zu verbessern?

Accepted Answer

Ermittlung optimaler Reaktionsbedingungen durch Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeiten

Accepted Answer

Vorhersage der Reaktionsgeschwindigkeit unter verschiedenen Konzentrationsbedingungen durch Kenntnis der Reaktionsordnungen

Accepted Answer

Identifizierung geeigneter Katalysatoren zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit durch Kenntnis der Aktivierungsenergie

Answer

Kinetische Prinzipien haben keine praktische Anwendung in der chemischen Industrie.

Question 9

Was ist enantioselektive Katalyse und wie wird sie in der Pharmaindustrie eingesetzt?

Accepted Answer

Chirale Katalysatoren werden verwendet, um chirale Produkte mit hoher Enantiomerenreinheit herzustellen.

Answer

Enantioselektive Katalyse wird hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Answer

Enantioselektive Katalyse hat keine praktische Bedeutung in der Industrie.

Question 10

Welche Aussage zur Reaktionsgeschwindigkeitskonstante k ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit.

Answer

Sie hängt nicht von der Temperatur ab.

Answer

Sie entspricht der Aktivierungsenergie der Reaktion.

Answer

Sie ist für alle Reaktionen gleich.

Question 11

Welche Einheit hat die Aktivierungsenergie?

Accepted Answer

kJ/mol

Answer

mol/L

Answer

s^-1

Answer

K

Question 12

Welche der aufgeführten Reaktionen ist exotherm?

Accepted Answer

A + B → C - 100 kJ

Answer

A + B → C + 100 kJ

Answer

A + B → C

Answer

A → B + C

Question 13

Welches Element wirkt in der Reaktion 2H2 + O2 → 2H2O als Katalysator?

Accepted Answer

Platin

Answer

Wasser

Answer

Sauerstoff

Answer

Wasserstoff

Question 14

Welche der Reaktionen ist eine heterogene Reaktion?

Accepted Answer

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

Answer

2NO(g) → N2(g) + O2(g)

Answer

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

Answer

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Question 15

Welche Aussage über Reaktionsmechanismen ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie beschreiben den detaillierten Ablauf einer Reaktion.

Answer

Sie können durch Experimente direkt beobachtet werden.

Answer

Sie sind für alle Reaktionen bekannt.

Answer

Sie sind immer einfach und eindeutig.

Question 16

Welche Faktoren beeinflussen die Reaktionsgeschwindigkeiten elektrochemischer Reaktionen? Erläutern Sie die zugrunde liegenden Mechanismen.

Accepted Answer

Elektrolytzusammensetzung: Verfügbarkeit von Ionen und Häufigkeit von Zusammenstößen

Accepted Answer

Elektrodenpotential: Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit

Answer

Elektrolytzusammensetzung beeinflusst Elektrodenpotential (falsch)

Answer

Elektrodenpotential beeinflusst Elektrolytzusammensetzung (falsch)

Question 17

Wie kann die Reaktionskinetik zur Steuerung von Materialeigenschaften eingesetzt werden? Analysieren Sie den Zusammenhang zwischen Reaktionsgeschwindigkeiten und Materialeigenschaften.

Accepted Answer

Die Reaktionskinetik kann die Polymerisation und das Kristallwachstum steuern, indem sie die Reaktionsgeschwindigkeiten beeinflusst.

Answer

Die Reaktionskinetik hat keinen Einfluss auf die Korrosion.

Answer

Die Reaktionskinetik kann nur die Geschwindigkeit von Polymerisationsprozessen erhöhen.

Answer

Das Kristallwachstum wird nicht durch die Reaktionskinetik beeinflusst.

Question 18

Welche Faktoren beeinflussen die Kinetik elektrochemischer Reaktionen?

Accepted Answer

Elektrodentyp

Accepted Answer

Elektrolytzusammensetzung

Accepted Answer

Angelegte Spannung

Answer

Keine der genannten Optionen

Question 19

Welche Einheit hat die Aktivierungsenergie?

Accepted Answer

Kilojoule pro Mol (kJ/mol)

Answer

Kelvin

Answer

Mol/L

Answer

Sekunden pro Mol (s/mol)

Question 20

Welche der folgenden Aussagen zur Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Sie steigt mit der Temperatur exponentiell an.

Answer

Sie nimmt mit der Temperatur linear ab.

Answer

Sie ist unabhängig von der Temperatur.

Answer

Sie steigt mit der Temperatur logarithmisch an.

Question 21

Welche der folgenden Reaktionen ist eine heterogene Reaktion?

Accepted Answer

Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2

Answer

2 H2 + O2 → 2 H2O

Answer

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Answer

2 SO2 + O2 → 2 SO3

Question 22

Was ist die Aktivierungsenergie?

Accepted Answer

Die minimale Energie, die Moleküle benötigen, um über den aktivierten Komplex miteinander zu reagieren.

Answer

Die Geschwindigkeit, mit der eine Reaktion abläuft.

Answer

Die Energie, die bei einer Reaktion freigesetzt wird.

Question 23

Welche der folgenden Einheiten ist die Einheit der Reaktionsgeschwindigkeit?

Accepted Answer

mol/(L*s)

Answer

g/L

Answer

J/s

Answer

K

Question 24

Welche Aussage zur Reaktionsgeschwindigkeit ist falsch?

Accepted Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit kann unabhängig von der Temperatur sein.

Answer

Durch Katalysatoren kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht werden.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit steigender Konzentration der Reaktanden.

Question 25

Welche Reaktion ist eine Reaktion erster Ordnung?

Accepted Answer

A $ightarrow$ Produkte

Answer

A + 2B $ightarrow$ Produkte

Answer

2A + B $ightarrow$ Produkte

Question 26

Was ist die Aktivierungsenergie einer Reaktion?

Accepted Answer

Die minimale Energie, die benötigt wird, damit eine Reaktion abläuft.

Answer

Die Energie, die bei einer Reaktion verbraucht wird.

Answer

Die maximale Energie, die bei einer Reaktion freigesetzt wird.

Question 27

Welche Aussage zur Arrhenius-Gleichung ist korrekt?

Accepted Answer

Die Arrhenius-Gleichung gibt die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten an.

Answer

Die Arrhenius-Gleichung gilt nur für Reaktionen erster Ordnung.

Question 28

Mit welcher Methode lässt sich eine Reaktionsgeschwindigkeitskonstante bestimmen?

Accepted Answer

Messung der Konzentrationsänderungen über die Zeit

Answer

Berechnungen mit thermodynamischen Daten

Answer

Messung der Gleichgewichtskonstanten

Answer

Simulation molekularer Dynamik

Question 29

Welche Reaktion ist am stärksten temperaturabhängig?

Accepted Answer

Reaktion mit hoher Aktivierungsenergie

Answer

Reaktion zweiter Ordnung

Answer

Reaktion erster Ordnung

Answer

Reaktion mit niedriger Aktivierungsenergie

Question 30

Welche Aussage zu Katalysatoren ist korrekt?

Accepted Answer

Katalysatoren senken die Aktivierungsenergie einer Reaktion.

Answer

Katalysatoren sind immer Metalle.

Answer

Katalysatoren werden bei einer Reaktion verbraucht.

Question 31

Welche Reaktion ist eine heterogene Reaktion?

Accepted Answer

Verbrennung von Holz

Answer

Neutralisation von Säure und Lauge

Answer

Zersetzung von Wasserstoffperoxid

Answer

Bildung von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff

Question 32

Die Reaktionsgeschwindigkeit bezeichnet:

Accepted Answer

Die Änderung der Konzentration eines Reaktionsprodukts oder eines Edukts pro Zeiteinheit

Answer

Die Temperatur, bei der eine Reaktion abläuft

Answer

Die maximale Geschwindigkeit einer Reaktion

Question 33

In welcher Einheit wird die Reaktionsgeschwindigkeit gemessen?

Accepted Answer

mol/L*s

Answer

K

Answer

kJ/mol

Answer

atm

Question 34

Welche der folgenden Reaktionsgleichungen beschreibt eine Reaktion erster Ordnung?

Accepted Answer

v = k * [A]

Answer

v = k * [A]^2

Answer

v = k * [A] * [B]

Answer

v = k

Question 35

Was beschreibt der Arrhenius-Faktor?

Accepted Answer

Einen präexponentiellen Faktor, der die Häufigkeit erfolgreicher Stöße beschreibt

Answer

Die Reaktionsenthalpie

Answer

Die Aktivierungsenergie

Question 36

Als Aktivierungsenergie bezeichnet man:

Accepted Answer

Die minimale Energie, die die Reaktionspartner aufweisen müssen, um zu reagieren

Answer

Die maximale Energie, die bei einer Reaktion freigesetzt wird

Answer

Die Energie, die benötigt wird, um die Reaktionsprodukte zu bilden

Question 37

Welche Aussage beschreibt die heterogene Katalyse?

Accepted Answer

Katalysator und Reaktionspartner befinden sich in unterschiedlichen Phasen

Answer

Der Katalysator ist fest und die Reaktionspartner gasförmig

Answer

Katalysator und Reaktionspartner befinden sich in der gleichen Phase

Question 38

Welche folgende Anwendung der Kinetik ist in der Industrie von Bedeutung?

Accepted Answer

Optimierung von chemischen Prozessen

Answer

Bestimmung der Halbwertszeit radioaktiver Elemente

Answer

Vorhersage des Wetters

Answer

Analyse von DNA-Sequenzen

Question 39

Welche Aussage zur Reaktionsgeschwindigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Konzentration der Reaktanten.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist immer konstant.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist unabhängig von der Temperatur.

Question 40

Welche Reaktionsgleichung repräsentiert eine Reaktion erster Ordnung?

Accepted Answer

A → Produkte

Answer

A + B → Produkte

Answer

2A → Produkte

Answer

A + 2B → Produkte

Question 41

Was beschreibt die Aktivierungsenergie?

Accepted Answer

Die minimale Energie, die für den Start einer Reaktion benötigt wird.

Answer

Die Energie, die während einer Reaktion freigesetzt wird.

Answer

Die maximale Geschwindigkeit einer Reaktion.

Question 42

Welcher Faktor hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Das Volumen des Reaktionsgefäßes

Answer

Die Oberfläche der Reaktanten

Answer

Die Temperatur

Answer

Die Konzentration der Reaktanten

Question 43

Welche Kombination von Faktoren führt generell zu einer schnelleren Reaktion?

Accepted Answer

Niedrige Aktivierungsenergie und hohe Konzentration der Reaktanten

Answer

Niedrige Aktivierungsenergie und geringe Oberfläche der Reaktanten

Answer

Hohe Aktivierungsenergie und niedrige Konzentration der Reaktanten

Answer

Hohe Aktivierungsenergie und hohe Temperatur

Question 44

Was beschreibt die Arrhenius-Gleichung?

Accepted Answer

Den Zusammenhang zwischen Reaktionsgeschwindigkeitskonstante und Temperatur.

Answer

Den Zusammenhang zwischen Aktivierungsenergie und der Gibbs-Energie.

Answer

Den Zusammenhang zwischen Reaktionsordnung und der Gleichgewichtskonstante.

Question 45

Welche grafische Darstellung zeigt den typischen Verlauf einer Reaktion erster Ordnung?

Accepted Answer

Eine exponentiell abfallende Kurve.

Answer

Eine Gerade mit positiver Steigung.

Answer

Eine Parabel mit einem Minimum.

Question 46

Welche Methode eignet sich zur Messung der Reaktionsgeschwindigkeit?

Accepted Answer

Bestimmung der Konzentrationsänderung eines Reaktanten oder Produkts über die Zeit.

Answer

Bestimmung der Änderung der Dichte des Reaktionsgemischs.

Answer

Messung der Temperaturänderung im Reaktionsgefäß.

Question 47

In welchem Bereich spielt die Kenntnis der Kinetik in der Medizin eine wichtige Rolle?

Accepted Answer

Bei der Bestimmung der Abbaurate von Medikamenten im Körper.

Answer

Bei der Entwicklung neuer bildgebender Verfahren.

Answer

Bei der Herstellung künstlicher Gelenke.

Question 48

Welche Aussage über Katalysatoren ist falsch?

Accepted Answer

Ein Katalysator verändert die Lage des Gleichgewichts einer Reaktion.

Answer

Ein Katalysator beschleunigt die Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.

Answer

Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie einer Reaktion.

Question 49

Welche der folgenden Faktoren beeinflusst die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion NICHT?

Accepted Answer

Die Farbe der Reaktanten

Answer

Die Konzentration der Reaktanten

Answer

Die Temperatur

Question 50

Die Reaktionsordnung einer Reaktion beschreibt...

Accepted Answer

Wie sich die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Änderung der Konzentration der Reaktanten verändert.

Answer

Die Aktivierungsenergie der Reaktion.

Answer

Die Anzahl der Reaktionsschritte, die zur Bildung der Produkte führen.

Question 51

Welche der folgenden Aussagen über Katalysatoren ist FALSCH?

Accepted Answer

Katalysatoren werden während der Reaktion verbraucht.

Answer

Katalysatoren beschleunigen die Reaktionsgeschwindigkeit.

Answer

Katalysatoren verändern die Aktivierungsenergie der Reaktion.

Question 52

Die Aktivierungsenergie einer Reaktion ist...

Accepted Answer

Die minimale Energie, die die Reaktanten besitzen müssen, um zu reagieren.

Answer

Die Energie, die bei der Bildung der Produkte freigesetzt wird.

Answer

Die Energie, die benötigt wird, um die Reaktion zu starten.

Question 53

Eine Reaktion zweiter Ordnung hat die Geschwindigkeitskonstante k = 0,1 L/(mol*s). Welche Einheit hat die Reaktionsgeschwindigkeit?

Accepted Answer

mol/(L*s)

Answer

mol/s

Answer

s

Answer

L/(mol*s)

Question 54

Ein Katalysator beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit, indem er...

Accepted Answer

Den Aktivierungsenergie der Reaktion senkt.

Answer

Die Konzentration der Reaktanten erhöht.

Answer

Die Temperatur der Reaktion erhöht.

Answer

Die Gleichgewichtskonstante der Reaktion erhöht.

Question 55

Welche der folgenden Reaktionen ist wahrscheinlich die schnellste?

Accepted Answer

Eine Reaktion mit niedriger Aktivierungsenergie und hoher Temperatur.

Answer

Eine Reaktion mit hoher Aktivierungsenergie und niedriger Temperatur.

Answer

Eine Reaktion mit niedriger Aktivierungsenergie und niedriger Temperatur.

Question 56

Die Arrhenius-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen...

Accepted Answer

Der Geschwindigkeitskonstanten, der Aktivierungsenergie und der Temperatur.

Answer

Der Reaktionsordnung, der Geschwindigkeitskonstanten und der Konzentration.

Answer

Der Aktivierungsenergie, der Gleichgewichtskonstanten und der Temperatur.

Question 57

Ein Experiment zeigt, dass die Verdopplung der Konzentration eines Reaktanten die Reaktionsgeschwindigkeit vervierfacht. Was ist die Reaktionsordnung in Bezug auf diesen Reaktanten?

Accepted Answer

Zweiter Ordnung

Answer

Erster Ordnung

Answer

Nullter Ordnung

Answer

Dritter Ordnung

Question 58

Welche der folgenden Aussagen über die Halbwertszeit einer Reaktion erster Ordnung ist KORREKT?

Accepted Answer

Die Halbwertszeit ist unabhängig von der Anfangskonzentration.

Answer

Die Halbwertszeit verdoppelt sich bei Verdopplung der Anfangskonzentration.

Answer

Die Halbwertszeit halbiert sich bei Verdopplung der Anfangskonzentration.

Question 59

Welche Aussage zur Reaktionsgeschwindigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Sie gibt an, wie schnell die Konzentration eines Edukts abnimmt.

Answer

Sie ist immer positiv.

Answer

Sie ist unabhängig von der Temperatur.

Question 60

Welche Größen beeinflussen die Reaktionsordnung?

Accepted Answer

Konzentration der Reaktionspartner, Temperatur

Answer

Katalysator

Answer

Art des Lösungsmittels

Answer

Druck

Question 61

Was ist die Aktivierungsenergie?

Accepted Answer

Die minimale Energie, die für den Ablauf einer Reaktion benötigt wird.

Answer

Die maximale Energie, die bei einer Reaktion freigesetzt wird.

Answer

Die Energie, die von einem Katalysator geliefert wird.

Question 62

Wie beeinflusst die Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit?

Accepted Answer

Sie erhöht die Anzahl erfolgreicher Stöße.

Answer

Sie ändert die Reaktionsordnung.

Answer

Sie senkt die Aktivierungsenergie.

Answer

Sie hat keinen Einfluss.

Question 63

Welche kinetische Methode wird zur Bestimmung der Reaktionsordnung verwendet?

Accepted Answer

Integrationsmethode

Answer

Geschwindigkeitskonstantenmethode

Answer

Halbwertszeitmethode

Answer

Graphische Methode

Question 64

Welche Aussage zur Katalysatorwirkung ist richtig?

Accepted Answer

Katalysatoren senken die Aktivierungsenergie einer Reaktion.

Answer

Katalysatoren werden bei einer Reaktion verbraucht.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Reaktionsordnung.