Номер 5, страница 288 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 61. Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 5, страница 288.

Условие.

5. Запишите выражения закона действующих масс для элементарных реакций:

а) $C_2H_5Br = C_2H_4 + HBr$;

б) $C_2H_5Br = C_2H_5 + Br$;

в) $2NO_2 = N_2O_4$;

г) $2NO + O_2 = 2NO_2$.

В каждом случае определите размерность константы скорости.

Решение.

Решение 2.

Закон действующих масс для элементарной реакции утверждает, что скорость реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагентов, возведенных в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для общей элементарной реакции $aA + bB \rightarrow \text{Продукты}$ выражение для скорости ($v$) имеет вид: $v = k \cdot [A]^a \cdot [B]^b$, где $k$ – константа скорости, а $[A]$ и $[B]$ – концентрации веществ A и B.

Размерность константы скорости $k$ зависит от общего порядка реакции $n$ (сумма показателей степеней в кинетическом уравнении, $n = a+b$). Размерность скорости $v$ – моль/(л·с). Размерность концентрации – моль/л. Общая формула для размерности $k$: $[\text{k}] = (\text{моль/л})^{1-n} \cdot \text{с}^{-1}$.

а) C₂H₅Br = C₂H₄ + HBr;

Это мономолекулярная реакция, в которой участвует одна молекула реагента $C_2H_5Br$. Стехиометрический коэффициент равен 1. Следовательно, это реакция первого порядка ($n=1$).

Выражение закона действующих масс: $v = k[C_2H_5Br]$.

Размерность константы скорости: $[\text{k}] = (\text{моль/л})^{1-1} \cdot \text{с}^{-1} = \text{с}^{-1}$.

Ответ: Выражение для скорости реакции $v = k[C_2H_5Br]$; размерность константы скорости $k$ – $с^{-1}$.

б) C₂H₅Br = C₂H₅· + Br·;

Это также мономолекулярная реакция первого порядка ($n=1$), так как в ней участвует одна молекула исходного вещества $C_2H_5Br$.

Выражение закона действующих масс: $v = k[C_2H_5Br]$.

Размерность константы скорости, как и для любой реакции первого порядка, составляет: $[\text{k}] = (\text{моль/л})^{1-1} \cdot \text{с}^{-1} = \text{с}^{-1}$.

Ответ: Выражение для скорости реакции $v = k[C_2H_5Br]$; размерность константы скорости $k$ – $с^{-1}$.

в) 2NO₂ = N₂O₄;

Это бимолекулярная реакция, в которой участвуют две молекулы реагента $NO_2$. Стехиометрический коэффициент равен 2. Это реакция второго порядка ($n=2$).

Выражение закона действующих масс: $v = k[NO_2]^2$.

Размерность константы скорости: $[\text{k}] = (\text{моль/л})^{1-2} \cdot \text{с}^{-1} = (\text{моль/л})^{-1} \cdot \text{с}^{-1} = \text{л} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{с}^{-1}$.

Ответ: Выражение для скорости реакции $v = k[NO_2]^2$; размерность константы скорости $k$ – $л \cdot моль^{-1} \cdot с^{-1}$.

г) 2NO + O₂ = 2NO₂.

Это тримолекулярная реакция. В ней участвуют две молекулы $NO$ и одна молекула $O_2$. Общий порядок реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов реагентов: $n = 2 + 1 = 3$.

Выражение закона действующих масс: $v = k[NO]^2[O_2]$.

Размерность константы скорости: $[\text{k}] = (\text{моль/л})^{1-3} \cdot \text{с}^{-1} = (\text{моль/л})^{-2} \cdot \text{с}^{-1} = \text{л}^2 \cdot \text{моль}^{-2} \cdot \text{с}^{-1}$.

Ответ: Выражение для скорости реакции $v = k[NO]^2[O_2]$; размерность константы скорости $k$ – $л^2 \cdot моль^{-2} \cdot с^{-1}$.