Номер 1, страница 86, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Что такое скорость химической реакции и как ее определяют?

1. Что такое скорость химической реакции и как ее определяют?

Скорость химической реакции — это физико-химическая величина, характеризующая интенсивность протекания химического превращения. Она показывает, как изменяется количество или концентрация одного из реагентов или продуктов реакции за единицу времени. Способ определения и единицы измерения скорости зависят от типа системы, в которой протекает реакция (гомогенная или гетерогенная).

Определение скорости для гомогенных реакций

Гомогенной называется реакция, в которой все участвующие вещества находятся в одной фазе (например, в газовой смеси или в растворе). Скорость такой реакции определяют как изменение молярной концентрации одного из веществ в единицу времени.

Средняя скорость гомогенной реакции ($v_{гомог}$) за промежуток времени от $t_1$ до $t_2$ вычисляется по формуле: $v_{гомог} = \pm \frac{C_2 - C_1}{t_2 - t_1} = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t}$

где:

$\Delta C$ – изменение молярной концентрации вещества, измеряемое в моль/л;

$\Delta t$ – промежуток времени, за который произошло это изменение (в секундах, минутах, часах).

Знак «минус» (–) используется, когда скорость определяется по изменению концентрации реагента, так как его концентрация со временем убывает ($C_2 < C_1$), а скорость реакции является положительной величиной.

Знак «плюс» (+) используется, когда скорость определяется по изменению концентрации продукта, так как его концентрация со временем возрастает ($C_2 > C_1$).

Основной единицей измерения скорости гомогенной реакции в системе СИ является моль на литр в секунду (моль/(л·с) или моль·л⁻¹·с⁻¹).

Определение скорости для гетерогенных реакций

Гетерогенной называется реакция, которая протекает на границе раздела фаз (например, твердое вещество и газ, жидкость и газ, твердое вещество и жидкость). Поскольку реакция происходит только на поверхности, использование понятия объемной концентрации для твердого вещества некорректно.

Скорость гетерогенной реакции ($v_{гетерог}$) определяют как изменение количества вещества в единицу времени, отнесенное к единице площади поверхности раздела фаз. $v_{гетерог} = \pm \frac{n_2 - n_1}{S \cdot (t_2 - t_1)} = \pm \frac{\Delta n}{S \cdot \Delta t}$

где:

$\Delta n$ – изменение количества вещества, измеряемое в моль;

$\text{S}$ – площадь поверхности раздела фаз (в м²);

$\Delta t$ – промежуток времени (в с).

Единицей измерения скорости гетерогенной реакции является моль на квадратный метр в секунду (моль/(м²·с) или моль·м⁻²·с⁻¹).

Как определяют скорость?

На практике скорость химической реакции определяют экспериментально. Для этого через определенные промежутки времени измеряют какую-либо физическую величину, которая пропорциональна концентрации (или количеству) одного из участников реакции. Например, можно отслеживать:

• изменение объема выделяющегося или поглощающегося газа;
• изменение давления в замкнутой системе (для газовых реакций);
• изменение массы одного из компонентов (например, растворение твердого вещества);
• изменение оптической плотности раствора (если один из компонентов окрашен);
• изменение pH или электропроводности раствора.

Полученные данные (например, зависимость концентрации от времени) подставляют в соответствующие формулы для вычисления средней скорости реакции.

Ответ: Скорость химической реакции — это изменение концентрации (для гомогенных реакций) или количества вещества на единицу поверхности (для гетерогенных реакций) в единицу времени. Определяют скорость экспериментально, измеряя изменение концентрации или связанной с ней физической величины с течением времени и рассчитывая по формулам: $v_{гомог} = \pm \frac{\Delta C}{\Delta t}$ для гомогенных реакций и $v_{гетерог} = \pm \frac{\Delta n}{S \cdot \Delta t}$ для гетерогенных.