Номер 4, страница 105, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Какова роль катализаторов обратимых реакциях?

Катализаторы – это вещества, которые изменяют скорость химической реакции (чаще всего увеличивают ее), участвуя в промежуточных стадиях, но оставаясь неизменными после окончания реакции. В контексте обратимых реакций их роль особенно важна.

Обратимая реакция – это реакция, которая может протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Со временем в такой системе устанавливается химическое равновесие, при котором скорость прямой реакции ($v_1$) становится равна скорости обратной реакции ($v_2$).

Основная роль катализатора в обратимой реакции заключается в том, что он в одинаковой степени ускоряет и прямую, и обратную реакции. Это происходит потому, что катализатор снижает энергию активации ($E_a$), то есть энергетический барьер, который должны преодолеть молекулы для вступления в реакцию. Катализатор предоставляет альтернативный реакционный путь с более низкой энергией активации как для реагентов, превращающихся в продукты, так и для продуктов, превращающихся обратно в реагенты.

Поскольку скорости обеих реакций ($v_1$ и $v_2$) возрастают пропорционально, их соотношение не меняется. Следовательно, катализатор не смещает химическое равновесие. Это означает, что он не влияет на равновесные концентрации веществ и не увеличивает равновесный выход продуктов. Согласно принципу Ле Шателье, введение катализатора не является воздействием, которое приводит к смещению равновесия.

Главная практическая польза от применения катализатора в обратимых процессах — это ускорение достижения состояния химического равновесия. Без катализатора реакция могла бы идти до состояния равновесия очень долго (часы, дни или даже годы), что делает процесс экономически невыгодным. С катализатором то же самое равновесное состояние достигается гораздо быстрее.

Таким образом, катализатор позволяет системе быстрее прийти в состояние равновесия, но не изменяет само это состояние.

Ответ: Роль катализатора в обратимых реакциях заключается в одновременном и равнозначном увеличении скорости как прямой, так и обратной реакции. Это приводит к ускорению достижения химического равновесия, но не смещает его, то есть не изменяет равновесный выход продуктов.