Номер 12, страница 143 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 20. Скорость химических реакций - номер 12, страница 143.

Условие.

12. Как вы думаете, почему константа скорости реакции называется именно константой, т. е. постоянной величиной? От чего она не зависит? Напротив, какие факторы влияют на величину константы скорости? Свои предположения проверьте с помощью дополнительных источников информации.

Решение.

Решение 2.

Почему константа скорости реакции называется именно константой, т. е. постоянной величиной?

Константа скорости реакции ($\text{k}$) называется "константой", потому что она является коэффициентом пропорциональности в законе действующих масс, который связывает скорость реакции с концентрациями реагентов. Для общей реакции вида $aA + bB \rightarrow \text{продукты}$ кинетическое уравнение скорости часто имеет вид: $v = k[A]^x[B]^y$. В этом уравнении $\text{v}$ – скорость реакции, а $[A]$ и $[B]$ – концентрации реагентов.

При заданных условиях (постоянная температура, давление, отсутствие катализатора и т.д.) значение $\text{k}$ не изменяется в ходе реакции. В то время как концентрации реагентов уменьшаются, и, следовательно, скорость реакции $\text{v}$ падает, величина $\text{k}$ остается неизменной. Таким образом, она является постоянной для конкретной реакции при фиксированных внешних условиях. Она характеризует собственную способность веществ вступать в химическое взаимодействие. Если бы концентрации всех реагентов были равны 1 моль/л, то скорость реакции была бы численно равна константе скорости: $v = k \cdot 1^x \cdot 1^y = k$.

Ответ: Константа скорости реакции называется константой, так как ее значение не зависит от концентрации реагирующих веществ и времени протекания реакции, а остается постоянным для данной реакции при неизменных внешних условиях (температура, давление, природа растворителя, наличие катализатора).

От чего она не зависит?

Как следует из ее определения, константа скорости реакции является характеристикой самой реакции при определенных условиях и не зависит от переменных факторов, которые меняются в ходе самого процесса. В частности, константа скорости не зависит от концентраций реагентов, концентраций продуктов реакции, времени, прошедшего с начала реакции, и степени превращения (глубины протекания) реакции.

Ответ: Константа скорости реакции не зависит от концентраций реагирующих веществ и продуктов, а также от времени.

Напротив, какие факторы влияют на величину константы скорости?

Несмотря на название "константа", ее значение не является абсолютной константой, а зависит от ряда внешних и внутренних факторов. Основные из них:

1. Температура. Это один из самых сильных факторов. Зависимость константы скорости от температуры описывается уравнением Аррениуса: $k = A e^{-E_a / (RT)}$, где $\text{A}$ – предэкспоненциальный множитель, $E_a$ – энергия активации, $\text{R}$ – универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ – абсолютная температура. С ростом температуры константа скорости, как правило, экспоненциально возрастает.

2. Природа реагирующих веществ. Химическая природа реагентов (строение молекул, прочность химических связей, их полярность) определяет энергию активации ($E_a$) и, следовательно, величину константы скорости.

3. Наличие катализатора или ингибитора. Катализатор увеличивает скорость реакции, предоставляя альтернативный маршрут с более низкой энергией активации, что приводит к увеличению значения $\text{k}$. Ингибитор, наоборот, замедляет реакцию.

4. Природа растворителя. Для реакций в растворах свойства растворителя (например, полярность, вязкость) могут влиять на стабильность реагентов и переходного состояния, изменяя тем самым энергию активации и константу скорости.

5. Давление. Для реакций в газовой фазе, особенно для реакций первого порядка, давление может влиять на константу скорости, так как оно связано с частотой столкновений молекул.

Ответ: На величину константы скорости влияют температура, природа реагирующих веществ, наличие и природа катализатора (или ингибитора), природа растворителя и давление (для газофазных реакций).