Номер 7, страница 298 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 63. Катализ. Катализаторы. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 7, страница 298.

Условие.

7. Используя энергетические диаграммы (см. рис. 152), объясните, почему катализатор не изменяет тепловой эффект реакции.

Решение.

Решение 2.

Тепловой эффект химической реакции, также известный как изменение энтальпии реакции ($ \Delta H $), представляет собой разность между энергией продуктов реакции ($E_{продуктов}$) и энергией исходных веществ ($E_{реагентов}$). Эта величина зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от пути, по которому протекает реакция. Математически это выражается формулой: $ \Delta H = E_{продуктов} - E_{реагентов} $.

Катализатор — это вещество, которое ускоряет реакцию, предоставляя ей альтернативный маршрут с более низкой энергией активации ($ E_a $). Энергия активации — это минимальная энергия, которую нужно сообщить реагентам, чтобы они смогли превратиться в продукты. Снижая этот энергетический барьер, катализатор увеличивает долю активных молекул и, как следствие, скорость реакции.

На энергетической диаграмме, которая иллюстрирует ход реакции, можно увидеть, что катализатор изменяет только высоту энергетического барьера. Однако он не оказывает никакого влияния на энергетические уровни самих реагентов и продуктов. Уровень энергии исходных веществ ($E_{реагентов}$) и уровень энергии конечных продуктов ($E_{продуктов}$) остаются на прежних значениях, независимо от того, используется катализатор или нет.

Таким образом, поскольку катализатор не меняет ни энергию начального состояния ($E_{реагентов}$), ни энергию конечного состояния ($E_{продуктов}$), разность между ними, то есть тепловой эффект реакции ($ \Delta H $), также остается неизменной. Катализатор влияет на кинетику (скорость), но не на термодинамику (тепловой эффект, равновесие) реакции.

Ответ: Катализатор не изменяет тепловой эффект реакции, потому что он влияет только на путь протекания реакции, снижая ее энергию активации, но не изменяет энергетические уровни исходных веществ и конечных продуктов. Тепловой эффект же определяется именно разностью энергий конечного и начального состояний системы, которые в присутствии катализатора остаются неизменными.