Opgaver til B1.3

Opgaverne hører til afsnit B1.3 Aktiveringsenergi. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B1.3.1: De vigtigste ord

  1. Hvad er aktiveringsenergien for en reaktion?
  2. Hvad er det aktiverede kompleks?
  3. Hvor på en energiprofil finder man det aktiverede kompleks?
  4. Hvilken enhed har aktiveringsenergien?

Se på figuren med energiprofilen, og læs teksten lige under den.

Aktiveringsenergien er en højde på figuren. Det aktiverede kompleks er et sted på kurven.

  1. Den mindste energi, molekylerne skal støde sammen med, for at de kan reagere.
  2. Den tilstand, hvor de gamle bindinger er ved at blive brudt, og de nye er ved at blive dannet.
  3. På toppen af kurven
  4. kJ/mol

Opgave B1.3.2: To betingelser

  1. Hvilke to ting skal være opfyldt, for at et sammenstød fører til en reaktion?
  2. Hvorfor er de fleste reaktioner ikke færdige på et øjeblik, når molekylerne støder sammen milliarder af gange i sekundet?

Læs de to punkter under overskriften Ikke alle sammenstød giver en reaktion.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Molekylerne skal støde sammen med … og vende …
  • De fleste sammenstød ender med, at …
  1. Molekylerne skal støde sammen med energi nok, og de skal vende rigtigt.
  2. Kun en meget lille del af sammenstødene opfylder begge betingelser. De fleste sammenstød ender med, at molekylerne preller af på hinanden uden at reagere.

Opgave B1.3.3: Tre energiprofiler

Tre energiprofiler med en energiakse i kilojoule pr. mol. A: reaktanter ved 100, top ved 140, produkter ved 40. B: reaktanter ved 100, top ved 220, produkter ved 40. C: reaktanter ved 60, top ved 200, produkter ved 140.

  1. Aflæs aktiveringsenergien for hver af de tre reaktioner.
  2. Hvilke af reaktionerne er exoterme, og hvilke er endoterme?
  3. Hvor meget energi afgiver eller optager hver reaktion?
  4. Hvilken af de tre reaktioner går hurtigst ved samme temperatur?

Aflæs tre tal for hver profil: energien for reaktanterne til venstre, for toppen og for produkterne til højre.

Aktiveringsenergien er toppen minus reaktanterne. For A er det 140 kJ/mol − 100 kJ/mol. Ligger produkterne lavere end reaktanterne, er reaktionen exoterm.

Reaktion Aktiveringsenergi Type Energi
A 40 kJ/mol exoterm afgiver 60 kJ/mol
B 120 kJ/mol exoterm afgiver 60 kJ/mol
C 140 kJ/mol endoterm optager 80 kJ/mol

A går hurtigst, fordi den har den laveste aktiveringsenergi.

Opgave B1.3.4: Tegn en energiprofil

En reaktion har disse energier: reaktanterne ligger ved 50 kJ/mol, toppen ligger ved 130 kJ/mol, og produkterne ligger ved 20 kJ/mol.

  1. Tegn energiprofilen.
  2. Hvad er aktiveringsenergien?
  3. Er reaktionen exoterm eller endoterm, og hvor meget energi drejer det sig om?

Tegn en lodret akse med energi fra 0 til 140 kJ/mol. Sæt et vandret stykke ved 50 til venstre og et ved 20 til højre, og forbind dem med en bakke, der topper ved 130.

Aktiveringsenergien måles fra reaktanterne op til toppen. Den energi, reaktionen afgiver eller optager, er forskellen mellem reaktanter og produkter.

  1. Profilen ligner den i figuren i afsnit B1.3: et vandret stykke ved 50 kJ/mol, en top ved 130 kJ/mol og et vandret stykke ved 20 kJ/mol.
  2. Ea = 130 kJ/mol − 50 kJ/mol = 80 kJ/mol
  3. Exoterm. Produkterne ligger 30 kJ/mol lavere end reaktanterne, så reaktionen afgiver 30 kJ/mol.

Opgave B1.3.5: Den modsatte vej

Se på profil A i opgave B1.3.3. Forestil dig, at reaktionen går baglæns, så produkterne bliver til reaktanterne.

  1. Hvad er aktiveringsenergien for den baglæns reaktion?
  2. Er den baglæns reaktion exoterm eller endoterm?
  3. Hvilken af de to retninger går hurtigst?

Den baglæns reaktion begynder til højre på profilen ved 40 kJ/mol og skal over den samme top.

Aktiveringsenergien er toppen minus det sted, reaktionen begynder: 140 kJ/mol − 40 kJ/mol.

  1. 100 kJ/mol
  2. Endoterm. Den ender 60 kJ/mol højere, end den begyndte.
  3. Reaktionen fra venstre mod højre går hurtigst, fordi aktiveringsenergien kun er 40 kJ/mol den vej.

Opgave B1.3.6: Gas i køkkenet

Naturgas er methan, CH4. Hvis der siver gas ud i et køkken, blandes den med luften, uden at der sker noget. Men en enkelt gnist kan få hele blandingen til at eksplodere.

  1. Er aktiveringsenergien for forbrændingen af methan høj eller lav?
  2. Hvad gør gnisten?
  3. Forklar, hvorfor reaktionen fortsætter af sig selv, når den først er begyndt.

Læs afsnittet Aktiveringsenergien bestemmer farten. En forbrænding er en exoterm reaktion.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Ved stuetemperatur har molekylerne ikke …
  • Gnisten giver nogle få molekyler …
  • Når de reagerer, afgiver de …, som giver …
  1. Høj. Ved stuetemperatur har molekylerne ikke energi nok til at reagere.
  2. Gnisten giver nogle få molekyler energi nok til at komme over aktiveringsenergien.
  3. Forbrændingen er exoterm. De molekyler, der reagerer, afgiver varme, som giver nabomolekylerne energi nok til også at reagere. Sådan breder reaktionen sig.

Opgave B1.3.7: Sandt eller falsk?

Afgør for hvert udsagn, om det er sandt eller falsk. Ret de falske.

  1. En reaktion med høj aktiveringsenergi går hurtigt.
  2. En exoterm reaktion afgiver energi.
  3. Alle exoterme reaktioner går hurtigt.
  4. I en endoterm reaktion har produkterne mere energi end reaktanterne.

Hold de to ting adskilt: Aktiveringsenergien handler om farten. Forskellen mellem reaktanter og produkter handler om, hvor energien bliver af.

Læs boksen To forskellige ting i afsnit B1.3. Tænk på træ, der kan ligge i årevis uden at brænde.

  1. Falsk. En reaktion med høj aktiveringsenergi går langsomt.
  2. Sandt
  3. Falsk. Farten afhænger af aktiveringsenergien og ikke af, om reaktionen afgiver energi. Forbrænding af træ er exoterm, men går ikke i gang af sig selv.
  4. Sandt

Opgave B1.3.8: Exoterm eller endoterm?

Afgør for hver situation, om reaktionen er exoterm eller endoterm.

  1. Et stearinlys brænder.
  2. En kuldepose bliver kold, når man klemmer på den, og to stoffer blandes.
  3. Kroppen forbrænder glucose.
  4. En plante laver glucose af carbondioxid og vand ved hjælp af sollys.

Afgiver reaktionen energi til omgivelserne, eller tager den energi fra omgivelserne?

Bliver omgivelserne varmere, er reaktionen exoterm. Bliver de koldere, eller skal der hele tiden tilføres energi, er den endoterm.

  1. Exoterm
  2. Endoterm. Reaktionen tager varme fra omgivelserne, så posen bliver kold.
  3. Exoterm
  4. Endoterm. Planten optager energi fra sollyset.

Opgaver med fødevaretema

En stor del af madlavning går ud på at give stofferne energi nok til at komme over aktiveringsenergien.

Opgave B1.3.mad.1: Grillkul

Grillkul kan ligge i en sæk i årevis uden at reagere med luften. For at få dem til at brænde bruger man en optændingsblok. Når kullene først gløder, bliver de ved af sig selv.

  1. Er forbrændingen af grillkul exoterm eller endoterm?
  2. Hvorfor går reaktionen ikke i gang af sig selv i sækken?
  3. Hvad er optændingsblokkens opgave?
  4. Hvorfor bliver kullene ved med at gløde, når optændingsblokken er brændt væk?

Opgaven minder om opgave B1.3.6 med gassen i køkkenet.

Optændingsblokken leverer varme. Tænk over, hvad varmen skal bruges til, og hvor varmen kommer fra bagefter.

  1. Exoterm
  2. Aktiveringsenergien er høj. Ved almindelig temperatur har ingen af partiklerne energi nok til at reagere.
  3. Den giver varme, så nogle af carbonatomerne og oxygenmolekylerne får energi nok til at komme over aktiveringsenergien.
  4. Forbrændingen afgiver selv varme, som giver de næste partikler energi nok til at reagere.

Opgave B1.3.mad.2: Karamel

Sukker i en gryde er hvidt og uændret, indtil gryden er blevet meget varm. Så begynder sukkeret at blive brunt og dufte af karamel. Der er sket en kemisk reaktion, hvor sukkermolekylerne er gået i stykker og har dannet nye stoffer.

  1. Hvorfor sker reaktionen ikke i sukkerskålen på bordet?
  2. Hvad betyder varmen fra komfuret for sukkermolekylerne?
  3. Tegn en energiprofil for reaktionen, og vis aktiveringsenergien. Du behøver ikke sætte tal på.

Bindingerne i sukkermolekylerne skal brydes, før der kan dannes nye stoffer.

Energiprofilen skal have en bakke mellem reaktanter og produkter. Aktiveringsenergien er højden fra reaktanterne op til toppen.

  1. Aktiveringsenergien er høj. Ved stuetemperatur har molekylerne ikke energi nok til, at bindingerne kan brydes.
  2. Varmen giver molekylerne mere energi, så nogle af dem kommer over aktiveringsenergien.
  3. Profilen skal have et vandret stykke til venstre for sukkeret, en høj bakke og et vandret stykke til højre for karamelstofferne. Aktiveringsenergien er pilen fra sukkerets niveau op til toppen, som i figuren i afsnit B1.3.

Opgave B1.3.mad.3: Natron i ovnen

Natron, NaHCO3, får kager til at hæve, fordi det går i stykker i ovnen og danner carbondioxid:

2 NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

Reaktionen er endoterm.

  1. Har produkterne mere eller mindre energi end natron?
  2. Hvor kommer den energi fra, som reaktionen optager?
  3. En forbrænding skal bare tændes og fortsætter så af sig selv. Forklar, hvorfor natron holder op med at reagere, hvis kagen tages ud af ovnen for tidligt.

Se på den endoterme energiprofil i figuren i afsnit B1.3.

En exoterm reaktion afgiver varme, som kan holde reaktionen i gang. Tænk over, om en endoterm reaktion også gør det.

  1. Mere energi
  2. Fra varmen i ovnen
  3. En endoterm reaktion afgiver ikke varme, men optager den. Den kan derfor ikke holde sig selv i gang. Når kagen køler af, får natron ikke længere den energi, reaktionen kræver.